恒星内部的湍流对流. I. 流体力学模拟

(已删节)我们描述了三维(3D)数值模拟的结果，用于研究恒星内部的湍流对流，与混合长度理论(MLT)进行比较。2D的模拟在流体形态和速度幅度上与3D显著不同。采用基于体 Richardson数动态边界条件来预测对流混合区域优于基于勒多夫或萨奇尔特静态准则的局部分界条件。对于混合长度为约1.1 H_p的壳对流，MLT对速度尺度和温度梯度给出良好描述，但在边界附近还有其他重要效应未被捕捉。对流"越界"最好描述为对对流边界的弹性响应，而非湍流涡旋对稳定层的穿透。我们发现物质在边界处的进入率与类似实验室实验以及陆地大气混合的模拟和观测一致。特别是，归一化进入率E=$u_E/\sigma_H$可由对体 Richardson数$Ri_B = \Delta b L/\sigma_H^2$的幂律依赖关系描述，所研究条件下$20\lesssim Ri_B \lesssim 420$。我们发现$E = A Ri_B^{-n}$，其中最佳拟合值为$\log A = 0.027 \pm 0.38$，$n = 1.05 \pm 0.21$。我们讨论了这些结果对恒星演化计算的适用性。