盐指纹的自发螺旋流生成
流体动力学
2025-10-01 v2
摘要
我们研究了在逆Lewis数小、密度比大的情况下（即太平洋等地球海洋相关的条件下）盐指纹的动力学。通过在周期域中进行三维直接数值模拟，我们发现盐指纹在该条件下表现出丰富的多尺度动力学，垂直拉伸的指纹被平均流在大尺度上扭曲成螺旋形状，而在小尺度上被各向同性湍流破坏。我们采用多尺度渐近分析，以此为简化的偏微分方程组提供动机，这些方程过滤内部重力波，并从动量方程的所有部分（除了驱动螺旋平均流的鲁棞应力）中消除惯性。数值仿真表明，在合适的条件下，简化方程与完整方程捕获相同的动力学和通量。简化方程要求关于平均流的所有波动都具有零磁力，这意味着，严格非磁力的波动会自发产生破坏对称性的螺旋平均流。
引用
@article{arxiv.2506.22581,
title = {Spontaneous generation of helical flows by salt fingers},
author = {Adrian E. Fraser and Adrian van Kan and Edgar Knobloch and Keith Julien and Chang Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.22581},
year = {2025}
}
备注
16 pages, 6 figures, version accepted to JFM Rapids; primary changes: new notation, revised presentation of asymptotics, additional references, and new appendix