木星表面观测到的带状环流是木星的一大特征,关于其形成机制和深部结构目前还存在较大争议。研究表明,木星内部分子氢层(厚度7000-10000km)的流体运动可能是形成带状环流的原因,观测到的带状环流只不过是这种运动在木星表面的表现形态,其内部结构一直延伸到了木星分子氢层深部。对于这种在快速旋转行星内部的流体运动,我们将构建一个三维旋转球壳流体动力学模型,模拟木星分子氢层的流体运动,研究带状环流的形成机制。模型将合理选取几何、物理参数、边界条件以及它们的组合,采用有限差分方法,构建高效并行算法和程序,计算流体运动场和温度场,并与观测结果进行比较,深入理解木星的环流形成机制。另外,针对以往谱分析数值方法普遍采用的Hyperviscosity(超粘滞)假设,我们将检验这个缺乏物理意义的假设对计算结果的影响,以消除学界长期对此存在的疑虑。
英文主题词Jupiter;Zonal flow;Fluid dynamics;Numerical simulation