A two-phase pure slurry model for planetary cores: one-dimensional solutions and implications for Earth's F-layer
A two-phase pure slurry model for planetary cores: one-dimensional solutions and implications for Earth's F-layer
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行星核心的两相纯浆体模型：一维解及其对地球 F 层的影响
DOI：
10.1017/jfm.2023.834
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发表时间：
2023
影响因子：
3.7
通讯作者：
Wilczynski F
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wilczynski F
建立并分析了行星芯两相浆体动力学的连续介质模型。混合固液泥浆区可能普遍存在于小型地体的上部核中，也被用来解释地球液态铁核底部F层的异常地震结构。这些层预计将影响行星核的动力学和演化，包括它们产生全球磁场的能力；然而，迄今为止，行星核两相区域的模型在很大程度上忽略了相之间相互作用产生的复杂流体动力学。作为我们模型的一个初始应用，为了关注基本的流体动力学过程，我们考虑了由单一化学成分组成的非旋转、非磁性浆料，其温度与液相线有关。我们研究了模拟地球F层的一维解，改变引力强度，表明纯铁泥浆F层的平均固体分数最多为5%。
We develop and analyse a continuum model of two-phase slurry dynamics for planetary cores. Mixed solid–liquid slurry regions may be ubiquitous in the upper cores of small terrestrial bodies and have also been invoked to explain anomalous seismic structure in the F-layer at the base of Earth's liquid iron core. These layers are expected to influence the dynamics and evolution of planetary cores, including their capacity to generate global magnetic fields; however, to date, models of two-phase regions in planetary cores have largely ignored the complex fluid dynamics that arises from interactions between phases. As an initial application of our model, and to focus on fundamental fluid dynamical processes, we consider a non-rotating and non-magnetic slurry comprised of a single chemical component with a temperature that is tied to the liquidus. We study one-dimensional solutions in a configuration set up to mimic Earth's F-layer, varying gravitational strength , suggests that a pure iron slurry F-layer would contain a mean solid fraction of at most 5 %.
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