极高 Rayleigh 数下的湍流对流与弱非线性理论
流体动力学
2023-03-13 v1 统计力学
地球物理
摘要
为深入认识湍流对流这一难题，Jack Herring 使用了仅含一个水平波数的完全 Boussinesq 方程的极度截断版本。鉴于后来在高 Rayleigh 数对流腔中观测到稳健的大尺度环流扫过，以此视角重新审视高 Rayleigh 数数据或许并非不合理。在此，我们将以往高 Rayleigh 数下对流热输运的实验数据与 Herring 模型的预测进行比较，事实上发现了极好的一致性。该模型仅有一个未知参数，而最低阶最小二乘幂律拟合有两个自由参数。我们讨论了为何这一原本意在稍高于几千的临界 Rayleigh 数附近适用的简化物理图像，在其单一自由参数被修正后，能在跨越约十一个数量级的 Rayleigh 数范围——从约一百万到约 ——上与数据一致。
引用
@article{arxiv.2303.05608,
title = {Turbulent convection at very high Rayleigh numbers and the weakly nonlinear theory},
author = {Katepalli R. Sreenivasan and Joseph J. Niemela},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.05608},
year = {2023}
}