准均匀高斯实验涡旋中的垂直速度
流体动力学
2025-12-22 v1 大气与海洋物理
摘要
在本研究中，我们将{\omega}方程的预测与通过直接测量垂直速度w的实验室实验进行比较。我们的研究进一步通过 oceanic vortices 的理论模型进行补充，旨在帮助海洋学家更好地量化海洋中上升和下沉的区域。我们使用旋转桌和密度分层来研究非轴对称表面涡旋。从{\omega}方程计算得到的预测垂直速度相对较小（|w| ~ 20 {\mu}m/s），主要出现在涡旋边缘，此处涡旋符号发生变化，起到恢复流体分层作用。然而，我们通过PIV测量的水平速度场散度获得的w估计值大约小5倍。这一差异经直接粒子跟踪测量进一步确认，测得的w约为100 {\mu}m/s。为解决这一不一致，我们将耗散项纳入{\omega}方程以评估黏性扩散在增强涡旋内部循环从而影响w幅值中的作用。此假设在高斯涡旋模型中得到 favorable 测试。
关键词
引用
@article{arxiv.2512.17324,
title = {Vertical velocities in quasigeostrophic laboratory vortices},
author = {Marine Aulnette and Michael Le Bars and Patrice Le Gal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.17324},
year = {2025}
}