不稳定热分层下球形库埃特流中轴对称态的数值研究
流体动力学
2021-11-30 v2
摘要
本文数值研究了双同心球边界差速旋转之间的剪切流，即球形库埃特流（SCF），在不稳定热分层下的情况，聚焦于内半径与间隙宽度相当的大间隙情形中轴对称/非轴对称转变的边界。尽管无热因子情形下SCF的转变已通过实验确认，但主要基于数值分析所积累的有关受热不稳定性影响的SCF（与地球物理问题相关，尤其在大间隙情形中）的知识仍不充分；我们的动机是通过参数拓展来弥补这一知识空白。我们重申，正如先前报道，无热效应下的转变在临界雷诺数Recr下由一种扰动引发，该扰动可视作从赤道带向各半球极点延伸的n臂螺旋图案。随着热因子增大，浮力效应辅助系统旋转触发向非轴对称态的转变，导致Recr相对降低。这与如下结果形成对比：在低雷诺数下，系统旋转显然通过科里奥利效应抑制了向热对流态的转变。本研究阐明，轴对称态的存在被限制在扩展参数空间中的封闭区域内，沿其边界，SCF实验中观测到的螺旋图案持续连接到经典的球形贝纳尔对流态。
引用
@article{arxiv.1903.05960,
title = {Numerical study on the axisymmetric state in spherical Couette flow under unstable thermal stratification},
author = {Taishi Inagaki and Tomoaki Itano and Masako Sugihara-Seki},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.05960},
year = {2021}
}