浮力、旋转与剪切对相边界演化的联合效应

我们使用高分辨率数值模拟，在瑞利数 $Ra = 1.25 \times 10^5$ 下，研究三维中浮力、压力驱动剪切与旋转对纯固体层（覆于其液相之上）的熔化速率与形貌的联合效应。在热对流过程中，我们发现固相的熔化速率随外加剪切流强度的变化呈非单调关系。在无旋转时，根据浮力或剪切是否主导流动，我们分别观察到沿剪切流方向排列的穹丘或脊状结构。此外，我们表明相边界的几何形状对液层内热通量的大小与演化有重要影响。在存在旋转时（其强度由罗斯比数 Ro 表征），我们观察到对于 Ro = O(1)，内部平均流垂直于恒定水平外加压力梯度的方向。随着该压力梯度大小的增加，固液界面的几何形状从旋转对流熔化的特征空洞，演化为垂直于或倾斜于压力梯度方向的沟槽。