绝热斜坡上低雷诺数振荡边界层的直接数值模拟

我们研究了当受到平行于斜坡的振荡体积力作用时，斜坡边界上Boussinesq分层边界层的不稳定性与转捩机制。此类条件典型地对应于在低波数内潮沿绝热深渊斜坡上下晃荡、且无平均流、高波数内潮及共振潮-地形相互作用时所生成的边界层。我们通过直接数值模拟考察了无量纲参数空间中典型对应于中低纬度海洋 $M_2$ 潮作用于水力光滑深渊斜坡的区域内的流动。我们发现，在低雷诺数下，转捩至湍流的路径源于剪切与重力不稳定性二者，且发现边界层在下坡振荡相位期间因外边界层分层增强而趋于稳定。然而，若旋转显著（低斜坡Burger数），我们发现边界层湍流在整个振荡周期内持续，类似于Stokes-Ekman层湍流。我们的结果表明，由低波数 $M_2$ 潮产生的光滑深渊斜坡上的振荡边界层不会引起显著不可逆湍流浮力通量（混合），且由潮振幅导出的平底耗散率模型在量级范围内是准确的。