流经三维地形并受潮汐主导的流动：尾流涡旋、湍流与混合
流体动力学
2025-09-01 v1 大气与海洋物理
摘要
海洋湍流影响淡水、热量、营养物和其他生物地球化学示踪剂的输运与混合。它对海洋和大气环流也有更广泛的影响。潮汐通过潮汐-地形相互作用产生的内波，对机械驱动的湍流海洋混合做出了重大贡献。当地形为三维时，潮流也会驱动湍流尾流和剪切层。海山是海洋“搅拌棒”的假设，引发了近期对三维地形附近湍流特征的极大兴趣。这也促使了本项大涡模拟（LES），研究流经理想化陡峭海山且受潮汐主导的流动（在较弱的均值上叠加潮汐振荡）。地形、近尾流和先前脱落的涡旋之间发生复杂的相互作用，特别是在流向反转的潮汐阶段期间。结果表明，地形尾流是混合的热点区域，在附着的剪切层、液压射流、近尾流回流区以及脱落涡旋的边缘具有高耗散率。观察到的大部分耗散归因于垂直剪切。在一个潮汐周期内，尾流内体积积分的局部耗散至少是可能在其他地方耗散的内波通量的四倍。此外，纯潮汐设定下的归一化耗散率最大。在潮汐周期内，整体混合效率（）变化显著，并在流向反转前后达到最大值 。
引用
@article{arxiv.2508.21306,
title = {Tidally dominated flows past a three-dimensional topography: Wake vortices, turbulence, and mixing},
author = {H. M. Aravind and Pranav Puthan and Sutanu Sarkar and Sophia Merrifield and Eric Terrill},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.21306},
year = {2025}
}