Two-dimensional isotropic inertia–gravity wave turbulence
Two-dimensional isotropic inertia–gravity wave turbulence
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二维各向同性惯性-重力波湍流
DOI：
10.1017/jfm.2019.406
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发表时间：
2019
影响因子：
3.7
通讯作者：
Bühler, Oliver
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xie, Jin-Han;Bühler, Oliver
我们提出了布辛涅斯克方程的二维垂直切片模型中旋转层状波湍流的理想化研究，重点关注科里奥利和浮力频率相等的特殊情况。在这种情况下，完全非线性流体动力学可以在垂直平面上显示为各向同性，这使得可以应用各向同性湍流的经典方法。与普通的二维湍流相反，在跨越奥兹米多夫尺度和强迫尺度之间的完整参数范围的数值模拟中观察到了强大的低尺度总能量通量。值得注意的是，总能量的这种稳健的低尺度通量并不单独适用于其各种动能和势能分量，根据参数状态，它们可以表现出高尺度和低尺度通量。使用经典卡门-豪沃斯-莫宁方程的适当扩展，导出了连接三阶结构函数和光谱能通量的精确表达式，并根据数值结果进行了测试。这些表达式表明，即使总能量稳健地向下传递，三阶结构函数也是符号不定的，这说明测量的三阶结构函数的符号和形式对于确定光谱能量传递的方向都至关重要。
We present an idealized study of rotating stratified wave turbulence in a two-dimensional vertical slice model of the Boussinesq equations, focusing on the peculiar case of equal Coriolis and buoyancy frequencies. In this case the fully nonlinear fluid dynamics can be shown to be isotropic in the vertical plane, which allows the classical methods of isotropic turbulence to be applied. Contrary to ordinary two-dimensional turbulence, here a robust downscale flux of total energy is observed in numerical simulations that span the full parameter regime between Ozmidov and forcing scales. Notably, this robust downscale flux of the total energy does not hold separately for its various kinetic and potential components, which can exhibit both upscale and downscale fluxes, depending on the parameter regime. Using a suitable extension of the classical Kármán–Howarth–Monin equation, exact expressions that link third-order structure functions and the spectral energy flux are derived and tested against numerical results. These expressions make obvious that even though the total energy is robustly transferred downscale, the third-order structure functions are sign indefinite, which illustrates that the sign and the form of measured third-order structure functions are both crucially important in determining the direction of the spectral energy transfer.
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旋转层状湍流中波和涡流的相互作用及其与动势能分配的联系
DOI：
10.1209/0295-5075/112/49001
发表时间：
2015
期刊：
Europhysics Letters
影响因子：
--
作者：
R. Marino;D. Rosenberg;C. Herbert;A. Pouquet
通讯作者：
A. Pouquet
DOI：
--
发表时间：
1999
期刊：
Physical review. E, Statistical physics, plasmas, fluids, and related interdisciplinary topics
影响因子：
--
作者：
D. Bernard
通讯作者：
D. Bernard
旋转湍流中的维度转变。
DOI：
10.1103/physreve.90.023005
发表时间：
2014
期刊：
Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics
影响因子：
--
作者：
E. Deusebio;G. Boffetta;E. Lindborg;S. Musacchio
通讯作者：
S. Musacchio
影响因子：
3.7
作者：
E. Lindborg
通讯作者：
E. Lindborg
二维磁流体动力流中逆向能量转变和正向能量转变的关键行为。
影响因子：
2.4
作者：
K. Seshasayanan;A. Alexakis
通讯作者：
A. Alexakis