发表机构
Université Paris-Saclay; Université Paris Cité; CEA; CNRS; AIM; IRFU（巴黎萨克雷大学; 巴黎西岱大学; 法国原子能和替代能源委员会; 法国国家科学研究中心; 天体物理学、物质与相互作用实验室; 原子能与替代能源研究所）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。AI 中文总结
该研究将笛卡尔AMR框架Dyablo扩展至非笛卡尔映射，构建DWS代码，实现全球太阳对流模拟，成功捕获湍流对流、声波与内部重力波。
AI 中文摘要
背景：模拟太阳的全球动力学需要能够模拟高度湍流的对流包层及其与稳定辐射内部的耦合的数值框架。在标准笛卡尔有限体积代码中模拟这种球形域面临显著的拓扑挑战。目标：将笛卡尔自适应网格细化（AMR）框架Dyablo扩展到非笛卡尔几何，以执行一直延伸到恒星核心的全球太阳对流模拟。方法：我们在Dyablo框架内引入了一种映射网格方法，以构建Dyablo Whole Sun（DWS）代码。我们实现了一个α-β平衡方案来保持流体静力学平衡。此外，我们提出了一种稳健的方法，从r=0到表面生成完全集成的太阳背景剖面。结果：我们使用标准流体动力学测试验证了该实现，并在盘形网格上运行了高分辨率二维全球太阳对流模拟。结论：我们的模型成功捕获了湍流对流的宽缓上升流和窄快下降流，以及声波和p模式的激发。强下降流羽流与辐射区顶部的相互作用，成功地在辐射内部激发了内部重力波。
英文摘要
Context. Modeling the global dynamics of the Sun requires numerical frameworks capable of simulating the highly turbulent convective envelope and its coupling with the stable radiative interior. Simulating such spherical domains in standard cartesian finite-volume codes presents significant topological challenges. Aims. The goal is to extend the cartesian Adaptive Mesh Refinement (AMR) framework Dyablo to non-cartesian geometries in order to perform global solar convection simulations that extend all the way down to the stellar core. Methods. We introduced a mapped grid approach within the Dyablo framework to build Dyablo Whole Sun (DWS) code. We implemented an $α-β$ well-balanced scheme to preserve hydrostatic equilibrium. Furthermore, we present a robust methodology to generate fully integrated solar background profiles from $r=0$ to the surface. Results. We validated the implementation using standard hydrodynamic tests and ran high-resolution 2D global solar convection simulations on a disk grid. Conclusions. Our models successfully capture the turbulent convective broad slow upflows and narrow fast downflows and the excitation of acoustic waves and p modes. The interaction of strong downflowing plumes with the top of the radiative zone, successfully excites internal gravity waves in the radiative interior.
CommentsAccepted to A&A. 14 Pages + Appendix. 20 Figures + 5 Appendix Figures
