受微分旋转作用的 Kelvin-Helmholtz 剪切流研究
流体动力学
2024-06-11 v1 等离子体物理
摘要
本文使用伪谱技术对受外部旋转作用的平行剪切流中的 Kelvin-Helmholtz 不稳定性（KHI）进行了数值模拟。在 beta 平面近似下的旋转参照系中产生的 Coriolis 力倾向于抑制 KHI 模的增长。数值结果与针对阶梯式剪切流剖面获得的解析结果在定性上高度吻合。实验证据表明，旋转参照系中的粒子受到 Coriolis 力的作用，在数学上等价于 Lorentz 力。因此，Coriolis 力对流体动力学的影响类似于磁化剪切流中的 Lorentz 力。本文利用磁场与旋转之间的类比，研究旋转参照系中 KHI 上等效于磁场的作用。与磁场情况类似，Coriolis 力抑制 KHI 并倾向于形成压缩和拉长的 KH 涡旋结构。然而，磁场与 Coriolis 力在不同尺度上起作用，后者抑制长波长模式扰动。与非旋转情况相比，在存在旋转的情况下观察到更多的涡旋。
引用
@article{arxiv.2406.06256,
title = {Study on Kelvin Helmholtz shear flows subjected to differential rotation},
author = {Prince Kumar and Devendra Sharma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.06256},
year = {2024}
}