《恆星內部向上對流超射的數值試驗》是依託中山大學，由蔡濤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：恆星內部向上對流超射的數值試驗
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：蔡濤
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
向上對流超射現象是恆星對流理論中非常重要但尚未完全了解的一個問題，本項目擬通過三維數值實驗來研究這一問題。本項目的主要研究內容為：（1）關於如何界定向上對流超射區邊界；（2）關於旋轉對向上對流超射的影響。本項目以項目組最新開發的三維Fourier譜方法模型為實驗工具,通過粒子追蹤法來確定向上對流超射區的參考邊界，然後採用調整模型參數的方法來研究向上對流超射區依參數變化的規律，我們將檢驗重力波和反單體環流是否是對流超射區形成的機制。另外，本項目將考慮旋轉效應對向上對流超射的影響，我們將考察旋轉流體發生相變的條件以及氣旋與反氣旋的維持機制。
結題摘要
對流超射對恆星結構與演化有重要的影響，向上對流超射與向下對流超射具有明顯的不同特點，因此有必要進一步研究向上對流超射現象。本項目利用三維數值模擬實驗來研究恆星內部向上對流超射，主要包括向上對流超射區邊界的界定，以及穩定對比度、Peclet數、Prandtl數等物理參數對於對流超射的影響；以及在旋轉效應下對流及超射現象。本項目研究發現，對流超射區存在明顯的分層現象，粒子追蹤和被動標量追蹤模擬表明對流超射區應至少包含兩層：熱力學結構調整層和湍流耗散層。該結果與非局部對流理論所預測的結果較為吻合。同時，本項目分析得到了對流超射區深淺與穩定對比度、Peclet數、Prandtl數之間的標度律關係。本項目通過三維數值模擬分析了非局部對流理論中高階關聯項近似模型的合理性，結果表明考慮了關於速度和溫度擾的峰度和偏度等統計性質的四階關聯近似模型更好。通過數值分析，我們發現考慮四階關聯近似模型的非局部對流模型無法獲得數值解，而採用反梯度近似的模型能獲得數值解。通過與數值模擬比較，我們界定了熊氏非局部對流理論中的對流參數，結果表明對流參數與對流區深淺有關，當對流區較深時對流參數較為穩定。本項目通過f-plane研究了旋轉情形下的對流及超射現象，研究表明氣旋和反氣旋在Rossby數大致為0.1~0.5的區間出現。旋轉流體下的對流超射較為複雜，研究表明在一定條件下旋轉有可能可以促進對流超射。
