海草变形影响冠层流中的流体不稳定性与示踪物交换
流体动力学
2022-03-01 v1
摘要
Monami 是淹没海草床响应单向流体流动而产生的同步波动现象。本文中，我们建立了针对具有浮力、可变形海草的动态不稳定性与流动驱动集体运动的多相模型。我们表明，海草对流动的阻抗在冠层界面处导致不稳定的速度剪切层，从而产生向下游传播的周期性涡旋阵列。每个经过的涡旋在冠层顶部局部削弱沿流速度，降低阻力并使得变形草在其正下方伸直，这导致草周期性振荡。关键在于，草的最大偏转与涡旋相位相反。不稳定性发生的相图显示其依赖于流体 Reynolds 数与有效浮力参数。浮力较小的草更易被流动变形，形成较弱的剪切层，具有更小的涡旋和更少的跨冠层顶部物质交换。虽然更高的 Reynolds 数导致更强的涡旋与更大的海草波动幅度，但波动在中等草浮力时达到最大。总之，我们的理论与计算纠正了机制解释中的一些误解，并提供了与若干实验观测一致的稳健解释。
引用
@article{arxiv.2202.12996,
title = {Seagrass deformation affects fluid instability and tracer exchange in canopy flow},
author = {Guilherme S. Vieira and Michael R. Allshouse and Amala Mahadevan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.12996},
year = {2022}
}
备注
16 pages, 9 figures, supplementary information at the end of the document