由不稳定部分无限薄的密度层结诱导的对流起始
流体动力学
2016-11-22 v1
摘要
我们考虑一个垂直腔体，由两个腔室组成，其间由可撤回的热绝缘薄膜隔开。上、下腔室充满不可压缩的 Boussinesq 流体，并分别由两台独立的加热器维持在温度 与 。薄膜撤去后，两流体质量形成一种不稳定层结构型，冷而重的流体覆于温暖而轻的流体之上，两者由非自由界面分隔，跨界面存在密度跳跃。本文旨在确定由这种不连续密度层结诱导的对流起始阈值条件及相关的流体流动模式。我们发现密度剖面的不连续性导致温度扰动等值线呈现透镜形而非经典的椭圆形，且混合被限制在密度跳跃位置附近，远离不连续处为停滞且等温的流体。我们推导了不连续界面处的通量条件，并表明该界面对于上下流体层均起到热汇的作用。此外，我们给出了对流起始的稳定性阈值参数对该密度不连续位置的依赖关系。本文建议的实验装置可用于检验当前理论的预测。
引用
@article{arxiv.1611.06260,
title = {Convection onset induced by a density stratification whose unstable part is infinitely thin},
author = {N. H. Aljahdaly and L. Hadji},
journal= {arXiv preprint arXiv:1611.06260},
year = {2016}
}