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水中对流激发内波的数值模拟

太阳与恒星天体物理 2015-06-19 v2 流体动力学 地球物理

摘要

水在4C密度最大,这使其非常适合研究对流激发内重力波:在4C以下温度梯度增加不稳定于对流,而在4C以上稳定分层。我们展示了在二维域中密度最大附近类水流体的数值模拟。我们使用线性理论成功模拟了模拟中的波阻尼,只要我们不采用文献中典型的弱阻尼极限。为了隔离激发内波的物理机制,我们使用新型谱代码Dedalus运行我们更详细模拟的几个简化模型模拟。我们使用完整模拟的数据作为两个简化模型中的源项,这两个模型描述对流激发内波:对流雷诺应力体激发,以及通过机械振荡器效应的界面强迫。我们发现完整模拟中生成的波与实现体激发机制的简化模拟之间极其一致。界面强迫模拟过度激发了高频波,因为它们假设激发是由羽流的“脉冲式”穿透引起,这将能量扩散到高频。然而,我们发现真正的激发反而是由羽流平行于界面的“扫掠”运动引起。我们的结果表明体激发机制是对流激发内波的一个非常准确的启发式方法。

关键词

引用

@article{arxiv.1412.3109,
  title  = {Numerical Simulations of Internal Wave Generation by Convection in Water},
  author = {Daniel Lecoanet and Michael Le Bars and Keaton J. Burns and Geoffrey M. Vasil and Benjamin P. Brown and Eliot Quataert and Jeffrey S. Oishi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1412.3109},
  year   = {2015}
}

备注

Accepted to PRE