Modeling of diffusive and double-diffusive flows in ocean and in stars

海洋和恒星中扩散和双扩散流的建模

• 批准号: 42328176
• 负责人: Dr. Martin Losch, Ph.D.
• 金额: --
• 依托单位: Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Priority Programmes
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2006-12-31 至 2013-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/42328176?language=en
• 关键词: Modeling; diffusive; double; flows; ocean

In einer stabilen vertikalen Schichtung nimmt die Dichte entgegen dem Verlauf der Schwerkraft nach oben hin ab. Die Stabilität einer solchen Schichtung hängt jedoch auch vom Verlauf der Temperatur und den Konzentrationen verschiedener Komponenten ab, aus denen das Fluid besteht. Zwei Fälle sind für die Ozeanographie und für die stellare Astrophysik von besonderem Interesse.1. Fällt die Temperatur nach oben hin rasch ab, kann dies einen Auftrieb erzeugen, bei dem heißeres, leichtes Material nach oben hin aufsteigt (Konvektion). Solche konvektiv instabilen Schichtungen treten in Wolken auf ebenso wie in Ozeanen und in den äußeren 30% unserer Sonne. Wirkt diesem Auftrieb ein stabilisierender Gradient des mittleren Molekulargewichts entgegen (salzarmes Wasser über salzigerem Wasser, wasserstoffreiches über heliumreichem Plasma), kann es zur sogenannten „Semikonvektion“ kommen.2. Nimmt die Temperatur nach oben hin zu, kann dies eine zunächst stabile Schichtung erzeugen. Wirkt nun dem stabilisierenden Temperaturgradienten ein destabilisierender Gradient des mittleren Molekulargewichts entgegen (salzigeres Wasser über salzarmem Wasser), so können die sogenannten „Salzfinger“ entstehen.Da die Wärmediffusion, das Mischen von Material mit verschiedenem Molekulargewicht (Salz, Wasserdampf, Helium, etc.) und die Konvektion selbst auf sehr unterschiedlichen Zeit– und Längenskalen ablaufen und auch miteinander wechselwirken, bereitet die numerische Simulation dieser Klasse von Strömungen besondere Schwierigkeiten. Ziele des Projektes sind hochaufgelöste numerische Simulationen mit Gitterverfeinerung, die ein besseres Verständnis der Mischungsvorgänge bei dieser so genannten diffusiven und doppelt–diffusiven Konvektion ermöglichen sollen, wie auch die Überprüfung der Parametrisierung dieser Mischungsvorgänge in Turbulenzmodellen. Diese sind für globale Simulationen wichtig, etwa von Ozeanströmungen, Klimaentwicklung, oder auch bei der Sternentwicklung.

在一个稳定的垂直方向上，我们可以看到Schwerkraft的Verlauf。Die Stabilität einer solchen Schichtung hängt jedoch auch vom Verlauf der Temperatur und den Konzentrationen verzedener Komponenten ab，aus denen das Fluid besteht. Zwei Fälle sind für die Ozeanographie und für die stellare Astrophysik von besonderem Interesse. 1.当温度降到最低时，可以进行一次加热，加热后的材料可以进行加热（加热）。沃尔肯的不稳定性与Ozeanen和其他30%的索内相似。我们可以用一种稳定的中等分子量的梯度（salzarmes瓦塞尔uber salzigerem瓦塞尔，wasserstoffreiches uber heliumreichem Plasma）来实现”半对流“。如果温度太高，就可以保持稳定的温度。我们需要一个稳定的温度梯度，一个不稳定的梯度，即中等分子量物质（Salzigeres瓦塞尔über Salzarmer瓦塞尔）的温度梯度，所以我们需要一个“Salzfinger”的温度梯度。在热扩散中，材料中含有不同的分子量物质（Salz、Wasserdampf、Helium等）。和该Konvektion selbst auf sehr unterschuedlichen Zeit- und Längenskalen blaufen和auch miteinander wechselfenken，behensteinche模拟dieser Klasse von Strömungen besondere Schwierigkeiten.这些项目是一个非常有价值的数值模拟，它是一个非常好的混合气体的扩散和双重扩散问题的求解方法，就像湍流模型中混合气体的参数化一样。这是一个全球性的模拟，包括臭氧层、气候变化，或者是大气层的变化。