旋转同心圆柱中层转不稳定性的观测
流体动力学
2016-04-12 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
我们研究了在旋转速率 且半径比 的共轴旋转垂直圆柱之间密度分层流的稳定性，其中下标 和 分别指外柱和内柱。正如恒星和行星吸积盘一样，该流动具有旋转、反气旋剪切以及平行于旋转轴的稳定密度梯度。层流态的主不稳定性导致的不是轴对称的泰勒涡流，而是非轴对称的{\it 层转不稳定性}（SRI），由 Shalybkov 和 R\"udiger (2005) 命名。本工作扩展了 Boubnov 和 Hopfinger (1997) 以及 Le Bars 和 Le Gal (2007) 先前实验所考察的雷诺数和浮力频率（）的范围。我们的观测表明，SRI 不稳定性的轴向波长随弗劳德数 近乎线性增加。对于小的外柱雷诺数，SRI 出现在内柱雷诺数大于轴对称泰勒涡流的情况下（即 SRI 更稳定）。对于稍大的外雷诺数，SRI 出现在比泰勒涡流更小的内雷诺数下，甚至低于无粘流体的瑞利稳定线。Shalybkov 和 R\"udiger (2005) 提出稳定分层旋转剪切流的层流态在 时应是稳定的，但我们发现对于足够大的 该稳定性判据被违反；然而，密度分层的去稳定效应随雷诺数增加而减弱。在大雷诺数下，主不稳定性导致的不是 SRI，而是一种先前未报道的混合流体的非周期态。
引用
@article{arxiv.1604.02963,
title = {Observations of the stratorotational instability in rotating concentric cylinders},
author = {Ruy Ibanez and Harry L. Swinney and Bruce Rodenborn},
journal= {arXiv preprint arXiv:1604.02963},
year = {2016}
}