【摘要】：在恒星內(nèi)部，在效應(yīng)或者κ效應(yīng)和Γ效應(yīng)的作用下，當(dāng)滿(mǎn)足Schwarzschild判據(jù)或者Ledoux判據(jù)時(shí)，就會(huì)引發(fā)對(duì)流。由于在恒星內(nèi)部粘性系數(shù)很小而對(duì)流的尺度很大，導(dǎo)致恒星流體的Reynolds數(shù)和Rayleigh很高，使得恒星內(nèi)部的對(duì)流是充分發(fā)展的湍流運(yùn)動(dòng)。太陽(yáng)是觀(guān)測(cè)和研究的最詳細(xì)的一顆恒星，其表面的米粒組織、中米粒組織和超米粒組織是太陽(yáng)內(nèi)部對(duì)流的直接證據(jù)。 在各種各樣的對(duì)流理論中，廣泛使用的是混合長(zhǎng)理論和湍對(duì)流理論�；旌祥L(zhǎng)理論關(guān)于平均流體元的假設(shè)極大的簡(jiǎn)化了恒星對(duì)流問(wèn)題，，這種等效的方法使得使用混合長(zhǎng)理論得出的結(jié)果大致與大多數(shù)觀(guān)測(cè)相符。然而，混合長(zhǎng)理論沒(méi)有考慮對(duì)流超射的影響，也無(wú)法考慮湍流的擴(kuò)散、耗散和各向異性。而湍對(duì)流理論建立在流體動(dòng)力學(xué)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)上，能考慮湍流的擴(kuò)散、耗散和各向異性，能較好的解決對(duì)流超射及其元素混合問(wèn)題。但是這些湍對(duì)流理論都沒(méi)有考慮對(duì)流渦胞的作用，為此Li提出了一個(gè)新的恒星對(duì)流模型。這個(gè)恒星對(duì)流模型近似估計(jì)了對(duì)流渦胞的大小，并提出了對(duì)流渦胞內(nèi)流體運(yùn)動(dòng)的平均速度剪切模型。然后它指定了湍流的一個(gè)宏觀(guān)長(zhǎng)度模型，得到了k ε模型在完全局地平衡態(tài)下的穩(wěn)態(tài)解，并發(fā)展了一個(gè)考慮了湍流擴(kuò)散的k ω模型。 為了將Li提出的k ω模型應(yīng)用到一般的恒星環(huán)境中，有必要研究其中模型參數(shù)的物理意義，以便限定它們的取值范圍。研究表明，模型參數(shù)cμ對(duì)湍流的P′eclet數(shù)、湍動(dòng)能、特征時(shí)標(biāo)和特征長(zhǎng)度都有影響，除此之外，它還能加快底部對(duì)流超射區(qū)中湍動(dòng)能的衰減速率；模型參數(shù)cμ與等效混合長(zhǎng)參數(shù)α都能增加對(duì)流傳熱效率，它們的對(duì)數(shù)存在線(xiàn)性關(guān)系；模型參數(shù)cμ和底部對(duì)流超射區(qū)中湍動(dòng)能的衰減指數(shù)θ之間取對(duì)數(shù)后也存在一個(gè)線(xiàn)性關(guān)系。
[Abstract]:In the interior of a star, convection will occur when the Schwarzschild criterion or Ledoux criterion is satisfied under the effects of either 魏 effect or 螕 effect. Because the viscosity coefficient is very small and the scale of convection is very large in the stellar interior, the Reynolds number and Rayleigh of the stellar fluid are very high, which makes the convection in the stellar interior a fully developed turbulent motion. The sun is one of the most detailed stars observed and studied. The surface rice grain tissue, middle rice grain tissue and super rice grain tissue are the direct evidence of the convection in the sun. Among all kinds of convection theories, mixing length theory and turbulent convection theory are widely used. The assumption of the mean fluid element in the mixed length theory greatly simplifies the stellar convection problem. This equivalent method makes the results obtained by using the mixed length theory approximately agree with most observations. However, the mixed length theory does not take into account the influence of convection overshoot, nor the diffusion, dissipation and anisotropy of turbulence. However, the theory of turbulent convection is based on the solid foundation of hydrodynamics, which can consider the diffusion, dissipation and anisotropy of turbulence, and can solve the problem of convective overshoot and its element mixing. However, these turbulent convection theories do not take into account the effect of convective vortices. For this reason, Li proposes a new stellar convection model. The stellar convection model estimates the size of the convective vortex cell approximately and presents an average velocity shear model for the fluid motion in the convective vortex cell. Then it specifies a macroscopic length model of turbulence, obtains the steady state solution of k 蔚 model under completely local equilibrium state, and develops a k 蠅 model considering turbulent diffusion. In order to apply the k 蠅 model proposed by Li to the general stellar environment, it is necessary to study the physical meaning of the model parameters in order to limit their range of values. The results show that the model parameter c 渭 has an effect on the P'eclet number, kinetic energy, characteristic time scale and characteristic length of turbulence. In addition, it can accelerate the attenuation rate of turbulent kinetic energy in the bottom convection overshoot region. Both the model parameter c 渭 and the equivalent mixing length parameter 偽 can increase the heat transfer efficiency, and there is a linear relationship between the logarithm of the model parameter c 渭 and the attenuation exponent 胃 of turbulent kinetic energy in the bottom convection overshoot region.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（云南天文臺(tái)）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：P144

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本文編號(hào)：2429923