地形上的二维湍流：凝聚转变与最小涡度解的选择
流体动力学
2024-06-11 v2
摘要
我们考虑地形上的二维流动，重新审视了 Bretherton 和 Haidvogel 的选择性衰减（或最小涡度）假设。我们推导了变分问题的一个“凝聚分支”解，其中域尺度凝聚体与（较小）地形尺度的流动共存。当初始条件的守恒能量超过阈值时，凝聚体通过超临界分岔出现，我们使用直接数值模拟（DNS）定量验证了这一预测。然后我们考虑强迫耗散情况，展示了弱强迫和耗散如何从选择性衰减预测的能量守恒系统的连续解中选择一个单一的耗散态。随着强迫强度的增加，对于地形尺度强迫，凝聚体通过超临界分岔出现；对于域尺度强迫，则通过亚临界分岔出现，这两个预测均被 DNS 定量验证。该方法提供了一种基于相关能量守恒系统的变分方法（如二维流动的统计力学或选择性衰减）来确定强迫耗散流平衡态的方法。
引用
@article{arxiv.2404.06475,
title = {Two-dimensional turbulence above topography: condensation transition and selection of minimum enstrophy solutions},
author = {Basile Gallet},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.06475},
year = {2024}
}