小扩散率比极限下盐指对流的简化模型
流体动力学
2017-03-13 v1
摘要
推导并研究了一个二维非线性盐指对流的简单模型。该模型在小溶质-热扩散率比和大密度比极限下成立，这与海洋学和天体物理应用均相关。发现了由施密特数大小区分的两种极限。对于量级为1的施密特数（适用于天体物理应用），得到了一种修正的 Rayleigh-Bénard 系统，其具有由稳定温度引起的大尺度阻尼。对于大施密特数（适用于海洋环境），该模型结合了溶质场的预报方程和无惯性动量动力学的诊断方程。针对第二个模型确定了两种不同的饱和机制：弱驱动机制的特征是与平流和线性不稳定之间平衡相关的大尺度流动，而强驱动机制产生多尺度结构，导致通过线性不稳定的能量输入与尺度间能量传递之间的平衡。对于两种机制，我们解析预测并数值验证了动能和盐度通量对溶质与热瑞利数之比的依赖性。还计算了能谱和概率密度函数。
引用
@article{arxiv.1612.08775,
title = {A reduced model for salt-finger convection in the small diffusivity ratio limit},
author = {Jin-Han Xie and Benjamin Miquel and Keith Julien and Edgar Knobloch},
journal= {arXiv preprint arXiv:1612.08775},
year = {2017}
}
备注
25 pages, 16 figures