Simulation of vertical dispersion of oil droplets by Langmuir supercells through a Reynolds-averaged Eulerian formulation combined with Lagrangian particle tracking
Simulation of vertical dispersion of oil droplets by Langmuir supercells through a Reynolds-averaged Eulerian formulation combined with Lagrangian particle tracking
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通过雷诺平均欧拉公式与拉格朗日粒子追踪相结合，通过 Langmuir 超级电池模拟油滴的垂直扩散
DOI：
10.1016/j.oceaneng.2021.109043
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发表时间：
2021
影响因子：
5
通讯作者：
Tejada-Martínez, A.E.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Perez, A.J.;Cui, F.;Peñaloza-Gutierrez, J.;Zeidi, S.;Sinha, N.;Boufadel, M.;Smith, C.;Murphy, D.W.;Tejada-Martínez, A.E.
朗缪尔超级单体（LS）是在不分层的浅陆架中的全深度朗缪尔环流。一个Eulerian平均制定解决LS作为一个次要组成部分的风驱动的平均剪切流。该配方结合拉格朗日粒子跟踪调查油滴夹带诱导LS作为风应力的函数。模拟了两种情况，一种情况是500 μm的油滴被释放到由0.1 N m− 2的风应力和波长λ= 6 H的波浪产生的LS稳定场中，其中H= 15 m是水柱深度，有效振幅为0.6 m，周期为8 s。在第二种情况下，500 μm的油滴被释放到由相同的波浪强迫产生的稳定的LS场中，但具有0.025 N m− 2的较弱风应力。发现较大的风应力导致LS能够在释放后的前80分钟内将液滴扩散到整个细胞的上升流和下降流分支。较弱的风导致较弱的LS，在释放后的相同时间内，限制液滴分散到形成Stommel滞留区的细胞的下降分支长时间。
Langmuir supercells (LS) are full-depth Langmuir circulations in unstratified shallow shelves. A Reynolds-averaged Eulerian formulation is developed resolving LS as a secondary component to the wind-driven mean shear current. This formulation is combined with Lagrangian particle tracking to investigate oil droplet entrainment induced by LS as a function of wind stress. Two cases are simulated, one in which 500-μm oil droplets are released into a steady field of LS generated by a wind stress of 0.1 N m− 2 and waves of intermediate wavelength λ= 6 H where H= 15 m is the water column depth, significant amplitude of 0.6 m and period of 8 s. In the second case, the 500-μm oil droplets are released into a steady field of LS generated by the same wave forcing but with a weaker wind stress of 0.025 N m− 2. It is found that the greater wind stress leads to LS able to spread the droplets throughout upwelling and downwelling limbs of the cells within the first 80 minutes after release. The weaker wind leads to weaker LS that, within the same time after release, limit the dispersion of the droplets to the downwelling limbs of the cells forming Stommel retention zones for a prolonged time.
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