液态金属对流中的跳绳涡
流体动力学
2021-03-02 v1
摘要
理解湍流对流系统中的大尺度环流 (LSC) 对于恒星、行星的研究以及许多工业应用十分重要。LSC 的规范模型是准平面的，并带有额外的水平晃动与扭转模态 [Brown E, Ahlers G (2009) J. Fluid Mech. 638:383--400; Funfschilling D, Ahlers G (2004) Phys. Rev. Lett. 92(19):194502; Xi HD et al. (2009) Phys. Rev. Lett. 102(4):044503; Zhou Q et al. (2009) J. Fluid Mech. 630:367--390]。以液态镓为工作流体，我们通过实验室与数值耦合实验表明，在纵横比大于 1 的槽中，LSC 反而呈现为“跳绳涡”的形式，这是一种强三维模态，周期性地绕槽运动，其运动类似于操场上的跳绳。进一步实验表明，这种跳绳流也存在于水类等黏度更高的流体中，尽管信号远小。因此，这一新的跳绳模态是构成湍流对流的基本组分，它构成了我们对自然系统观测的基础。
引用
@article{arxiv.1808.10598,
title = {Jump Rope Vortex in Liquid Metal Convection},
author = {Tobias Vogt and Susanne Horn and Alexander M. Grannan and Jonathan M. Aurnou},
journal= {arXiv preprint arXiv:1808.10598},
year = {2021}
}