Investigation of oscillations in katabatic Prandtl slope flows
Investigation of oscillations in katabatic Prandtl slope flows
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普朗特斜率下降流振荡的研究
DOI：
10.1002/qj.4405
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发表时间：
2022
影响因子：
8.9
通讯作者：
Senocak, Inanc
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Henao‐Garcia, Sebastian;Xiao, Cheng‐Nian;Senocak, Inanc
采用数值模拟和谱分析相结合的方法，研究了动力不稳定的普朗特坡面水流。结果证实，由于流动不稳定性的产生和传播，流场中存在非周期的时间和空间振荡。在层流绝热坡面流的初始振荡阶段，观察到了阻尼力振荡。随着层结扰动参数的增加，浅坡面上以静止纵向滚流为主的滚流现象明显，在坡度小于35∘的情况下，滚流间的平均距离与坡度有很强的依赖关系。在陡峭得多的斜坡上，出现行进斜波，它们以平均喷流速度传输。这两种类型的不稳定卷在无量纲参数的某些组合中共存，形成了复杂的结构，随着流动变得更加动态不稳定，这些结构分解成更小的涡流。在动力不稳定的非湍流区，脉动不明显，但其归一化频率可以用来区分流动不稳定的类型。
Dynamically unstable katabatic Prandtl slope flows are studied via numerical simulations and spectral analysis. Results confirm the presence of aperiodic temporal and spatial oscillations in the flow fields due to the emergence and propagation of flow instabilities. Dampeden masseoscillations are observed to dominate the initial oscillatory stage of laminar katabatic slope flows. Stationary longitudinal rolls, which are dominant at shallow slopes, are observed to meander with increasing stratification perturbation parameter and the average distance between the rolls exhibits a strong dependence on slope inclination for slope angles less than 35∘$$ 3{5}^{\circ } $$. At much steeper slopes, traveling slope waves emerge and they are transported at the mean jet velocity. Both types of instability rolls coexist for certain combinations of dimensionless parameters, forming intricate structures that break into smaller eddies as the flow becomes more dynamically unstable. In the dynamically unstable nonturbulent regime,en masseoscillations are insignificant, but their normalised frequency can be used to discern the type of flow instability.
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作者：
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通讯作者：
Senocak, Inanc
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--
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