Holmboe 不稳定性中的雷诺应力：从线性增长到饱和

在中雷诺数下 Holmboe 不稳定性中的雷诺应力通过单波长模拟（SWS）、多波长模拟（MWS）与实验室实验进行研究。利用二维离散傅里叶变换分离向右与向左传播的不稳定性，使得数值模拟与线性稳定性分析之间的扰动场可直接比较。扰动场的分解与叠加为雷诺应力的起源提供了新见解。传统上，仅给出水平与垂直速度扰动对 ($u',w'$) 的统计以展示湍流场的各向异性程度。此处，我们基于理论与统计两种途径给出这些 ($u',w'$) 对，以揭示扰动场各向异性的机制。对于单个 Holmboe 模态，模拟与线性理论均显示 ($u',w'$) 对在上、下涡量界面内朝向第二与第四象限（$u'w'<0$），表明各向异性扰动场。结果产生了水平与垂直速度扰动的负相关，即平均为负雷诺应力。结合向左与向右 Holmboe 模态，($u',w'$) 对亦为椭圆，其取向与纵横比依赖于相位。线性理论与 SWS 中 ($u',w'$) 的联合概率密度函数呈现“方向盘”结构，而在 MWS 与实验室实验中，不同波长波的存在抹去了“方向盘”结构，留下具有与相应线性预测相似取向的椭圆云。模拟与实验室实验中雷诺应力的垂直结构与线性稳定性预测一致。