受波动强迫的受实验启发的分层湍流的数值研究

通过伪谱三重周期模拟，研究了类似于在Coriolis平台（LEGI，法国格勒诺布尔）\cite{Savaro2020}中获得的由内波强迫的分层流。由大型振荡垂直面板组成的实验强迫机制通过惩罚方法予以模拟。对时间和时空谱的分析表明，实验中最强强迫下的流动由两个叠加的准定常大水平涡旋、盒模态中的内波以及模态外弱得多的波组成。空间谱与谱能量收支证实，对于极小的水平Froude数 $F_h$ 和接近1的浮力雷诺数 $R$，流动处于中间状态。由于强迫频率 $\omega_f$ 仅略小于Brunt-V\"ais\"al\"a频率 $N$，存在向较慢波和大涡旋的能量传递，对应于水平方向上的逆向能量通量。研究了另外两组实验可行的参数。较大振幅强迫表明，在如Coriolis平台般巨大的装置中，确实可能产生产生小 $F_h$ 且浮力雷诺数 $R$ 为10量级、由波强迫的分层湍流。对 $\omega_f = 0.40 N$ 的较慢波进行强迫，在 $\omega_f$ 与 $N$ 之间留出了空间，用于通过弱非线性相互作用实现与时间谱一致的 $\omega^{-2}$ 斜率的“下时间尺度”传递。然而，对于该组参数，流动的大尺度强耗散，且不存在下尺度能量级联。