指状区双扩散对流的标度律与流动结构

对由两块平行平板约束、流体性质与海水值相似的双扩散对流（DDC）进行了直接数值模拟。该DDC流动由不稳定的盐度差驱动，同时由温度差稳定。在这些条件下，流动可处于指状区。我们为系统的三个关键响应参数建立了标度律：无量纲盐度通量 $Nu_S$ 主要依赖于盐度瑞利数 $Ra_S$（衡量盐度差的强度），并对密度比 $\Lambda$（由两个标量差引起的浮力之比）表现出极弱的依赖性。无量纲流速 $Re$ 和无量纲热通量 $Nu_T$ 同时依赖于 $Ra_S$ 和 $\Lambda$。然而，重标度的雷诺数 $Re\Lambda^{\alpha^{\rm eff}_u}$ 和重标度的对流热通量 $(Nu_T-1)\Lambda^{\alpha^{\rm eff}_T}$ 仅依赖于 $Ra_S$。这两个指数取决于流体性质，并由数值结果确定。此外，$Nu_S$ 和 $Re\Lambda^{\alpha^{\rm eff}_u}$ 的行为与最初为瑞利-贝纳尔对流发展的 Grossmann-Lohse 理论的预测一致。无量纲盐指宽度和速度边界层厚度，在用 $\Lambda^{\alpha^{\rm eff}_u/2}$ 重标度后，数据坍缩并遵循与 $Ra_S$ 类似的幂律标度关系。当 $Ra_S$ 足够大时，盐指不会从一块平板延伸至另一块，且在体区出现水平纬向流。我们随后证明，当前的标度策略可成功应用于热-铜离子系统的实验结果（Hage 和 Tilgner, Phys. Fluids, 22, 076603, 2010）。