利用湍流模型研究新的化学组成下的太阳内部结构

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11303087
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A1502.恒星结构演化和大气、变星双星和多星系统
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

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。

结项摘要

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

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The YNEV stellar evolution and oscillation code
YNEV恒星演化和振荡代码
  • DOI:
    10.1088/1674-4527/15/4/008
  • 发表时间:
    2014-06
  • 期刊:
    Research in Astronomy and Astrophysics
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Zhang, Qian-Sheng
  • 通讯作者:
    Zhang, Qian-Sheng
微观扩散中抵抗系数的数值积分
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    The Astrophysical Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Q. S.
  • 通讯作者:
    Zhang Q. S.
CALIBRATING THE UPDATED OVERSHOOT MIXING MODEL ON ECLIPSING BINARY STARS: HY Vir, YZ Cas, chi(2) Hya, and VV Crv
校准食双星更新的过冲混合模型:HY Vir、YZ Cas、chi(2) Hya 和 VV Crv
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Astrophysical Journal
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Meng, Y.;Zhang, Q. S.
  • 通讯作者:
    Zhang, Q. S.

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其他文献

其他文献

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AI项目思路

AI技术路线图

张钱生的其他基金

通过星震学探测对流核超射物质混合扩散系数
  • 批准号:
    11773064
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    67.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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