中等 Rossby 数与大 Reynolds 数旋转流动中的尺度相互作用与标度律

通常认为当 Rossby 数足够小时旋转效应变得重要，许多地球物理和天体物理流动即是如此。在此，我们利用直接数值模拟来研究在中等 Rossby 数（低至 Ro~0.1）但 Reynolds 数足够大以观察到在小于能量注入尺度的尺度上出现�流标度开端的流动中旋转的效应。我们在中间尺度使用相干强迫，在谱空间中留出足够空间以使能量的逆级联也能发展。我们分析了模拟的谱行为、壳到壳能量传输、标度律和间歇性，以及流动中结构的几何特征。在后期，小尺度上能量的直接传输是通过与系统中最大尺度的相互作用来介导的，即包含 k_perp~1 能量的涡旋，其中“perp”指垂直于旋转轴的波矢。具有平行于旋转轴波矢的模式之间的能量传输被强烈抑制。在大于能量注入尺度的尺度上，能量的逆级联是非局部的，能量直接从小尺度传输到最大可用尺度。此外，随着时间的推移和能量在大尺度上的堆积，能量直接级联的间歇性得以保持，而由间歇性引起的修正被发现与均匀湍流中的相同（在误差范围内）。