水在4°C密度最大值附近激发的耦合对流与内重力波
流体动力学
2020-11-10 v1
摘要
耦合混合对流与分层系统在自然流动中十分常见。为实验研究其相关动力学，我们利用水的一个特殊性质：其非线性状态方程以接近C的密度最大值为特征。通过将水箱顶部加热至C、底部冷却至C，两层配置自发出现。底层中的对流运动主要由大尺度环流和上升冷羽流组成。这一湍流在上层稳定分层中激发传播的内重力波。我们进行了PIV测量，并给出了对流与内重力波的谱特征。观察到分层层中存在水平大尺度反转流，该流由第三中间层黏性驱动。该缓冲层位于对流层与分层层之间，并与对流层热耦合，从而维持强水平剪切。几何与物理参数接近实验值的三维直接数值模拟印证了我们的实验结果。
引用
@article{arxiv.2011.04309,
title = {Coupled convection and internal gravity waves excited in water around its density maximum at 4{\deg}C},
author = {Pierre Léard and Benjamin Favier and Patrice Le Gal and Michael Le Bars},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.04309},
year = {2020}
}
备注
21 pages. 22 figures