表面张力减小对风浪生长及气水标量传输的影响
流体动力学
2023-04-13 v2
摘要
采用气水两相湍流的 direct numerical simulation (DNS，直接数值模拟) 研究了表面张力减小对风浪生长的影响。使用带边界拟合移动网格的任意拉格朗日-欧拉方法求解空气侧和水侧的不可压缩 Navier-Stokes 方程。在低风速(每秒数米)条件下，针对两种不同表面张力情况，模拟了波长小于0.07 m的有限振幅、非破碎重力-毛细波的生长。结果表明，较小表面张力情况下的有效波高比较大规模表面张力情况增长更快。重力与毛细波尺度的能量通量显示，当表面张力减小时，显著重力波向毛细波的能量传递减少，显著波积累了更多由风提供的能量。这导致较小表面张力情况下波浪生长更快。还研究了其对气水界面标量传输的影响。结果表明，由于表面张力减小，水侧标量传输系数降低。该降低由水侧湍流的抑制引起。为支持此猜想，将表面张力效应与小型风浪槽中的实验室实验进行了比较。
引用
@article{arxiv.2201.07390,
title = {Effects of surface tension reduction on wind-wave growth and air-water scalar transfer},
author = {Keigo Matsuda and Satoru Komori and Naohisa Takagaki and Ryo Onishi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.07390},
year = {2023}
}