分层上升坡面普朗特流中的扬声器线涡及其二次不稳定性

由于在坡面流中浮力法向分量主导于流剪切，局地纵向涡卷出现在下滑坡面（katabatic）与上升坡面（anabatic）普朗特流中。在此，我们进一步将此类纵向涡卷的自配对识别为一种独特的流动结构。该反向旋转涡对拓扑结构与扬声器线极为相似，其相互作是流动场进一步失稳并破碎为更小结构的前兆。单独而言，扬声器线涡保持其独特拓扑而不发生任何涡重连或破裂。在固定坡角 $\alpha=3^{\circ}$ 和恒定普朗特数下，我们分析扬声器线涡的饱和态并基于其定常态进行双全局线性稳定性分析。我们确立了基本和次谐两类二次不稳定性的存在，取决于扬声器线涡基态的环量和横向波长。次谐模态相对于基本模态的主导性有助于解释单涡对相对于存在两个或偶数个涡对时涡动力学的相对稳定性。这些不稳定性模态对于多个扬声器线涡的弯曲与合并至关重要，其破裂导致更具动力不稳定性的状态，最终为向湍流转捩铺平道路。该过程通过直接数值模拟得以展示，借此我们能够追踪这些不稳定性的非线性时间演化。