旋转分层湍流中能量的各向异性小尺度约束
混沌动力学
2007-06-20 v1
摘要
快速旋转、稳定分层的三维无粘流同时守恒能量和位涡拟能。我们证明，在此类流动中，位涡拟能的正向级联对动能和势能的波数分布施加了各向异性约束。水平动能在大的、近水平的波模中受到抑制，且应随水平波数以 衰减。势能在大的、近垂直的波模中受到抑制，且应随垂直波数以 衰减。这些结果扩充了由位涡拟能约束导致的能谱标度唯一的其他精确预测，该预测由 Charney (J. Atmos. Sci. 28, 1087 (1971)) 得出，他证明了在旋转分层流的准地转近似下，能谱必须随总波数呈各向同性的 标度。我们使用相关参数区间内 Boussinesq 方程的高分辨率数值模拟检验了我们的标度预测，并发现合理的一致性。
引用
@article{arxiv.0706.2800,
title = {Anisotropic small-scale constraints on energy in rotating stratified turbulence},
author = {Susan Kurien and Beth Wingate and Mark Taylor},
journal= {arXiv preprint arXiv:0706.2800},
year = {2007}
}
备注
10 pages, including 4 figures