利用湍流模型研究新的化学组成下的太阳内部结构

基本信息
批准号:11303087
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:28.00
负责人:张钱生
学科分类:
依托单位:中国科学院云南天文台
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:苏杰,丁彩云
关键词:
对流化学丰度太阳内部结构
结项摘要

The study of modeling solar structure is basic and important for astrophysics. The latest observation of the solar chemical composition results in remarkable distinctions between the standard solar model and the helioseismic inversions. These distinctions are the main problem of modeling sun at present, indicate that there are some physical processes that are not correctly taken into account. We apply for the NSFC to aim at that problem. The main problem of the standard solar model with new composition is that the base of the convection zone is too shallow to fit the helioseismic inversion. This leads to He abundance at the surface and the sound speed structure showing large biases in comparison with the helioseismic inversion. The convective overshoot modifies the temperature gradient and leads to chemical mixing in the overshoot region below the base of the solar convection zone. These effects are similar to the convection. Taking into account the overshoot is equivalent to enlarger the convection zone. The overshoot with proper intensity may result in the equivalent depth of the convection being in consistent with the helioseismic inversion, then the solar model could be improved. Recently, the helioseismic investigation suggested that the convective overshoot only described by turbulent convection models(TCMs) are favored. Therefore we should use the TCM to deal with the overshoot. The overshoot based on TCMs is significantly different from the classical overshoot model, since TCMs self-consistently describe the turbulent heat transport in the overshoot region. The numerical calculation of TCMs in stellar evolutionary models is the main difficulty in the application of TCMs. In our previous work, we developed an practicable code. However, the code is not stable enough, and takes very long time. We plan to use self-adjusting relaxations and GPU to improve the code.

使用新的太阳化学组成测定结果后,标准太阳模型与日震学反演之间出现了较大的差异,这成为当前太阳模型研究的难题之一,暗示了某些物理过程未能被正确的考虑。本研究项目针对研究这一问题而申请。新化学组成下的标准太阳模型存在的主要问题是对流区的深度太浅,这导致表面He丰度偏低和声速结构不符合日震学反演等问题。我们认为,如果使用湍流模型来描述对流超射,并在太阳结构中考虑对流超射的传热传质效果,即相当于增大对流区,若对流超射的传热传质的强度合适,使得太阳模型的等效对流区深度达到日震学反演的结果,则可能起到改善作用。湍流模型描述的对流超射图景与经典的超射模型有很大区别,不同之处在于它能够自洽的考虑超射的传能。当前日震学研究表明只有用湍流模型描述超射才能与日震学观测符合。在本申请项目中,我们还计划发展一套稳定高效的数值计算程序,用于包含湍流模型的恒星结构演化模型的计算。

项目摘要

本项目主要研究了恒星湍流模型的计算以及将其用于改善太阳结构模型等问题。我们对恒星湍流模型的计算过程进行了多方面探索,确定了将湍流模型方程和恒星演化方程之间的迭代量设置为温度梯度与其局地解的比值,并以渐近解为湍流模型方程的猜测值和使用自适应方法调整松弛因子,终于保证了稳定高效的数值求解湍流模型和恒星演化联立方程组。以此为基础,我们开发出一套恒星演化程序YNEV,可将湍流模型用于计算恒星内部对流,并与恒星结构演化方程一起求解。以此程序作为研究平台,可进一步研究各种质量恒星在不同演化状态下的内部湍动对流的物理性质。我们对太阳模型进行了大参数范围的计算,发现只有当太阳对流区底部湍流动能流为-14%倍太阳光度左右时,太阳模型与日震学反演才能符合,这为湍流模型的发展和改进提供了线索。我们还将湍流模型简化为一个线性模型,此线性模型计算简单,对于推广湍流模型在恒星演化中的应用提供了很大的便利。此外,我们还高精度的计算了电子屏蔽情况下微观扩散方程中抵抗系数,纠正了前人计算的错误,此结果可广泛用于恒星内部元素微观扩散过程的计算。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
3

自然灾难地居民风险知觉与旅游支持度的关系研究——以汶川大地震重灾区北川和都江堰为例

自然灾难地居民风险知觉与旅游支持度的关系研究——以汶川大地震重灾区北川和都江堰为例

DOI:10.12054/lydk.bisu.148
发表时间:2020
4

F_q上一类周期为2p~2的四元广义分圆序列的线性复杂度

F_q上一类周期为2p~2的四元广义分圆序列的线性复杂度

DOI:10.11999/JEIT210095
发表时间:2021
5

基于余量谐波平衡的两质点动力学系统振动频率与响应分析

基于余量谐波平衡的两质点动力学系统振动频率与响应分析

DOI:10.6052/1672⁃6553⁃2017⁃059
发表时间:2018

张钱生的其他基金

批准号:11773064
批准年份:2017
资助金额:67.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

基于新扰动模型的湍流斑生成机制探索

批准号:10772082
批准年份:2007
负责人:唐登斌
学科分类:A0901
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
2

湍流自然对流新模型及其实验验证

批准号:51266004
批准年份:2012
负责人:王烨
学科分类:E0603
资助金额:58.00
项目类别:地区科学基金项目
3

中国典型区域大气新粒子化学组成及形成机制研究

批准号:91644213
批准年份:2016
负责人:王琳
学科分类:D0506
资助金额:300.00
项目类别:重大研究计划
4

内燃机缸内有喷雾和化学反应条件下三维湍流模型

批准号:59606012
批准年份:1996
负责人:许思传
学科分类:E0604
资助金额:11.00
项目类别:青年科学基金项目