【摘要】：在恒星內(nèi)部，在效應或者κ效應和Γ效應的作用下，當滿足Schwarzschild判據(jù)或者Ledoux判據(jù)時，就會引發(fā)對流。由于在恒星內(nèi)部粘性系數(shù)很小而對流的尺度很大，導致恒星流體的Reynolds數(shù)和Rayleigh很高，使得恒星內(nèi)部的對流是充分發(fā)展的湍流運動。太陽是觀測和研究的最詳細的一顆恒星，其表面的米粒組織、中米粒組織和超米粒組織是太陽內(nèi)部對流的直接證據(jù)。 在各種各樣的對流理論中，廣泛使用的是混合長理論和湍對流理論�；旌祥L理論關(guān)于平均流體元的假設極大的簡化了恒星對流問題，，這種等效的方法使得使用混合長理論得出的結(jié)果大致與大多數(shù)觀測相符。然而，混合長理論沒有考慮對流超射的影響，也無法考慮湍流的擴散、耗散和各向異性。而湍對流理論建立在流體動力學的堅實基礎上，能考慮湍流的擴散、耗散和各向異性，能較好的解決對流超射及其元素混合問題。但是這些湍對流理論都沒有考慮對流渦胞的作用，為此Li提出了一個新的恒星對流模型。這個恒星對流模型近似估計了對流渦胞的大小，并提出了對流渦胞內(nèi)流體運動的平均速度剪切模型。然后它指定了湍流的一個宏觀長度模型，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)展了一個考慮了湍流擴散的k ω模型。 為了將Li提出的k ω模型應用到一般的恒星環(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對湍流的P′eclet數(shù)、湍動能、特征時標和特征長度都有影響，除此之外，它還能加快底部對流超射區(qū)中湍動能的衰減速率；模型參數(shù)cμ與等效混合長參數(shù)α都能增加對流傳熱效率，它們的對數(shù)存在線性關(guān)系；模型參數(shù)cμ和底部對流超射區(qū)中湍動能的衰減指數(shù)θ之間取對數(shù)后也存在一個線性關(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.
【學位授予單位】：中國科學院研究生院（云南天文臺）
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：P144

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