非静力、稳定层结与快速旋转流动的研究
流体动力学
2016-08-24 v2
摘要
我们研究了快速旋转（小罗斯贝数 ）和层结湍流，其中层结强度从弱（大弗劳德数 ）到强（）变化。该研究基于从布辛涅斯克方程导出的简化模型，该模型有效保留了具有阶一频率的各向异性惯性重力波，并突出了波-涡相互作用的一个区域。对该简化模型进行了数值模拟，其中能量通过垂直速度的随机强迫注入，仅强迫波模态。模拟揭示了两种区域：在小弗劳德数下以形态良好、持续且薄的局部层结减弱湍流层存在为特征，而在大弗劳德数下以无层为特征。两种区域均以小规模湍流包围的大尺度正压偶极子为特征。当雷诺数不太大时，观察到正压动能的直接级联，导致总能量平衡。我们考察了通过涡拉伸和垂直浮力通量发生的净能量交换，并诊断了这些交换中活跃的水平尺度。我们发现斜压运动将能量直接注入正压模态的最大尺度，这意味着大尺度正压偶极子并非正压模态内逆级联的最终结果。
引用
@article{arxiv.1602.03108,
title = {Investigations of non-hydrostatic, stably stratified and rapidly rotating flows},
author = {David Nieves and Ian Grooms and Keith Juilen and Jeffrey B. Weiss},
journal= {arXiv preprint arXiv:1602.03108},
year = {2016}
}