变率在大规模流动动力学输运中的作用

我们开发了一个框架来研究变率在跨越参考流流线的输运中的作用。提出了两种互补的方案：针对个别情况的图形化方法，以及针对一般性质的解析方法。动态变率与参考流的空间非线性相互作用导致了通量变率。动态变率的特征时间尺度与单位飞行时间内通量变率的长度尺度共同支配着导致输运的时空相互作用。这两个特征尺度的无量纲比值被证明是一个关键参数。沿参考流线的伪瓣序列描述了输运的空间相干性和时间演化。对于从初始时间到现在的有限时间输运，通量变率的特征长度尺度调节伪瓣的宽度。伪瓣传播的相速度平均了参考流和通量变率。相比之下，对于固定时间间隔和空间段上的确定输运，动态变率的特征时间尺度调节伪瓣的宽度。伪瓣序列的生成似乎与动态变率同步，尽管它随参考流传播。在这两种情况下，关键特征比值均发现为 1，对应于通量变率与参考流的共振。利用运动学模型，我们展示了该框架在中纬度大气阻塞流中两种输运类型的应用：跨越蜿蜒急流轴以及急流与再循环胞之间。