sheared convective turbulence中大尺度半有序卷柱的均场模拟

基于非旋转湍流对流的均场理论（Phys. Rev. E {\bf 66}, 066305, 2002），我们对考虑了湍流热通量被非均匀大尺度运动所修正的sheared convection进行均场模拟（MFS）。由于这种效应，引发大尺度对流-剪切不稳定，导致以卷柱形式出现的大尺度半有序结构形成。这些结构的寿命和尺度远大于湍流尺度。在采用无压和无滑移垂直边界条件进行 MFS后，我们确定了这些结构的空间和时间特征。我们的研究表明，非均匀流对湍流热通量的修正显著降低了大尺度卷柱形成所需的有效拉尼数临界值（基于湍流粘度和湍流温度扩散率）。在对流-剪切不稳定的非线性阶段，系统从两种垂直结构（在垂直方向上扮演不同角色）过渡到一种垂直结构（在垂直方向上仅扮演一种角色），直至系统达到稳态。这种效应在所有有效拉尼数下都有观察到。在卷柱内部，均势温度的空间分布包括由卷柱的均热通量导致的正垂直势温度梯度区域。这一研究可能有助于理解大尺度卷柱在大气对流边界层、数值模拟和实验室实验中出现的原因。