The stability of inviscid Beltrami flow between parallel free-slip impermeable boundaries
The stability of inviscid Beltrami flow between parallel free-slip impermeable boundaries
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平行自由滑移不透水边界间无粘性贝尔特拉米流的稳定性
DOI：
10.1017/jfm.2022.1007
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发表时间：
2023
影响因子：
3.7
通讯作者：
Dritschel D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dritschel D
我们提出了一个家庭的精确无粘三维Beltrami流在水平周期域之间的两个平行的自由滑移边界。值得注意的是，这些流动不是无应力的：每个边界上的水平涡度都不同。使用直接数值模拟（采用水平超扩散数值稳定性），我们发现，最大规模的家庭成员是不稳定的，分解成各向异性湍流，相对较大的水平涡度和附近的每个边界，以及相关的表面锋功能。我们推测这个家庭的所有成员都是同样不稳定的。自由滑移边界通过约束边界附近涡线的变形，在失稳后期起着重要的作用。这项研究似乎是第一个考虑在无粘性背景下的边界水平涡度的作用。
We present a family of exact inviscid three-dimensional Beltrami flows in a horizontally periodic domain lying between two parallel free-slip boundaries. Significantly, these flows are not stress free: the horizontal vorticity varies on each boundary. Using direct numerical simulations (employing horizontal hyperdiffusion only for numerical stability), we find that the largest-scale member of the family is unstable and breaks down into anisotropic turbulence, with relatively large horizontal vorticity at and near each boundary, and associated surface frontal features. We conjecture that all members of the family are similarly unstable. The free-slip boundaries play an important role in the late stages of the instability by constraining the deformation of vortex lines near the boundaries. This study appears to be the first to consider the role of boundary horizontal vorticity in an inviscid context.
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影响因子：
3.7
作者：
Steven M. Tobias
通讯作者：
Steven M. Tobias
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M. Thompson