薄界面内孤立波中的最优瞬态增长
流体动力学
2018-03-14 v1
摘要
通过线性最优瞬态增长方法，分析了具有薄界面的两层流中大振幅内孤立波(ISW)扰动的动力学。通过计算围绕由Dubreil-Jacotin-Long (DJL)方程获得的无粘、稳态ISW线性化的纳维-斯托克斯方程的直接-伴随迭代，得到最优扰动。针对一种代表性层结，找到了作为ISW相速度（或振幅）函数的最优扰动。这些扰动被发现是局地的波包，起源于ISW自诱导区（对于足够大的）上游，该区理查森数潜在不稳定。它们作为相干波包穿过基波，其总能量增益随快速增加。最优扰动也被证明与已被代表实验室实验的粘性修正的DJL孤立波相关。将最优扰动与通过区的空间增长开尔文-亥姆霍兹(K-H)波的局部WKB近似进行比较。WKB方法能够捕获最优扰动的特性（例如载频、波数和能量增益），除了由于奥尔机制导致的非正态增长的初始阶段。非正态增长可以是总增益的实质性部分，特别是对于对K-H波弱不稳定的ISW。具有与最优扰动相同载频的线性自由波的高斯波包的线性演化显示，由于将扰动能量吸收到波前导面的非正态效应，导致比最优扰动或WKB近似更少的能量增益。
引用
@article{arxiv.1708.09323,
title = {Optimal transient growth in thin-interface internal solitary waves},
author = {Pierre-Yves Passaggia and Karl R. Helfrich and Brian L. White},
journal= {arXiv preprint arXiv:1708.09323},
year = {2018}
}
备注
33 pages, 22 figures