持续分层剪切流的流态转变与能量学
流体动力学
2023-09-19 v1
摘要
我们描述了实验室中持续分层剪切流的长期动力学。分层倾斜管道（SID）实验在连接两个含不同密度盐溶液储层的倾斜管道中建立两层交换流。该流动主要由两个无量纲参数表征：管道相对于水平的倾斜角 （至多几度），以及基于驱动流动的密度差得出的输入参数雷诺数 。该流动可在恒定强迫下无限长时间维持，并展现出代表地球物理相关持续分层剪切流的丰富动力学行为。改变 和 导致四种定性不同的流态：层流；以有限振幅、行进 Holmboe 波为主的层流；具有显著界面混合的时空间歇湍流；以及持续的剧烈界面湍流（Meyer & Linden, J. Fluid Mech., vol. 753, 2014, pp. 242-253）。我们试图解释在输入参数 二维平面中流态间转变的标度律。我们改进了此前关于该问题的研究，提供了坚实的物理基础与相互一致且与我们由 360 次实验（涵盖 和 ）推断的经验转变曲线相符的无量纲标度律。为此，我们采用最先进的同时体密度场与三分量速度场体积测量，并利用时间与体积平均的势能和动能收支分析这些实验数据。我们表明流态转变是由……
引用
@article{arxiv.1901.07585,
title = {Regime transitions and energetics of sustained stratified shear flows},
author = {A. Lefauve and J. L. Partridge and P. F. Linden},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.07585},
year = {2023}
}