旋转瑞利-贝纳尔对流中的非厄米拓扑壁模式
流体动力学
2026-05-26 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
我们表明，旋转瑞利-贝纳尔对流（即旋转流体从下方加热）表现出非厄米拓扑态。最近，Favier 与 Knobloch（JFM 2020）假设快速旋转对流中的鲁棒壁模式是拓扑保护的。我们研究传导剖面周围的线性问题，并通过考虑定义在复波数空间中的贝里曲率，特别是引入复垂直波数，发现这些模式可由非零整数陈数表征，表明其拓扑性质。该特征值问题本质上是非厄米的，因此贝里曲率的定义推广了稳定层结问题的相应定义。此外，三维设置自然地对无限水平波数处的特征向量进行正则化。在水静力近似下，它恢复了一个二维类比，其解释了赤道开尔文波和扬艾波的拓扑起源。坚韧壁模式的存在仅依赖于流体层结时的旋转，无论其稳定或不稳定。然而，中性层结系统不支持拓扑边缘态。此外，我们定义绕数以可视化流体的拓扑性质。
引用
@article{arxiv.2311.07866,
title = {Non-Hermitian topological wall modes in rotating Rayleigh-Benard convection},
author = {Furu Zhang and Jin-Han Xie},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.07866},
year = {2026}
}
备注
16 pages, 3 figures