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旋转瑞利-贝纳德对流中的环向和极向能量

流体动力学 2015-06-19 v1

摘要

我们考虑在纵横比 Γ=1/2\Gamma = 1/2 的圆柱容器中,普朗特数 Pr=0.8Pr = 0.8 的流体的旋转瑞利-贝纳德对流。对瑞利数范围 105Ra10910^5 \leq Ra \leq 10^9 和逆罗斯比数范围 01/Ro200 \leq 1/Ro \leq 20 进行了直接数值模拟。我们提出了一种基于速度场分解为环向和极向部分的方法来捕捉状态转变。我们识别出四种不同的状态。首先,浮力主导状态,只要环向能量 etore_{tor} 不受旋转影响且等于非旋转情况下的值 etor0e^0_{tor}。其次,旋转影响状态,起始于 etor>etor0e_{tor} > e^0_{tor} 的旋转速率,结束于由环向和极向能量平衡 etor=epole_{tor} = e_{pol} 确定的临界逆罗斯比数 1/Rocr1/Ro_{cr}。第三,旋转主导状态,其中环向能量 etore_{tor} 大于 epole_{pol}etor0e^0_{tor} 两者。第四,高旋转速率下的地转湍流状态,其中环向能量降至非旋转对流值以下。

关键词

引用

@article{arxiv.1404.7755,
  title  = {Toroidal and poloidal energy in rotating Rayleigh-B\'enard convection},
  author = {Susanne Horn and Olga Shishkina},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1404.7755},
  year   = {2015}
}