扩散分层剪切流中的湍流输运：从局地到全球模型。III. 一个闭合模型
太阳与恒星天体物理
2018-10-10 v1 流体动力学
摘要
能够解释恒星辐射区中缺失的混合，是更好理解恒星演化的重要一步。Zahn (1974) 认为热扩散剪切诱导湍流可能造成了部分此类混合。在本系列论文的 Part I 和 Part II 中，我们表明 Zahn (1974, 1992) 的混合模型在湍流性质为局地时适用。但我们也发现了当该局地条件不成立时（尤其在湍流区边缘附近）模型的局限性。在本文中，我们提出了一个二阶闭合模型，用于描述在强分层、热扩散环境（即所谓的低佩克莱数极限）中由剪切诱导湍流引起的动量和化学物种输运，该模型建立在 Garaud & Ogilvie (2005) 的工作之上。与直接数值模拟（DNSs）的对比表明，该模型能够预测扩散剪切流中平均流和应力张量（包括动量输运）的垂直剖面，通常具有相当好的精度，在最坏情况下至少也在量级为一的因子范围内。该模型足够简单，可植入恒星演化代码中，且所有模型常数均已根据 DNSs 标定。尽管其使用仍存在显著限制（例如仅可用于低佩克莱数、慢旋转极限），我们认为它比当今恒星演化模型中使用的大多数天体物理经验公式更为可靠。
引用
@article{arxiv.1803.11530,
title = {Turbulent transport by diffusive stratified shear flows: from local to global models. III. A closure model},
author = {Logithan Kulenthirarajah and Pascale Garaud},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.11530},
year = {2018}
}