Regímenes de flujo axisimétrico y leyes de escalado en un anillo rotatorio con forzamiento convectivo local
Autores: Wright, Susie; Su, Sylvie; Scolan, Hélène; Young, Roland M. B.; Read, Peter L.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2017
Acceso abierto
Artículo científico
2017
Regímenes de flujo axisimétrico y leyes de escalado en un anillo rotatorio con forzamiento convectivo local
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Estudio numérico
Flujo axisimétrico
Anillo rotatorio
Forzamiento térmico
Convección
Circulación planetaria
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Presentamos un estudio numérico del flujo axisimétrico en un anillo rotatorio en el que la forzamiento térmico local, a través de un anillo anular calentado en el exterior de la base y un disco circular enfriado en el centro de la superficie superior, impulsa la convección. Esta nueva configuración es una variante del anillo térmicamente impulsado clásico, donde se aplica calefacción y enfriamiento uniforme a través de las paredes laterales exteriores e interiores, respectivamente. El anillo proporciona un análogo a una circulación planetaria y se espera que la nueva configuración, con sus condiciones de frontera térmica vertical más relajadas, emule mejor la convección vigorosa en los trópicos y regiones polares, así como la inestabilidad baroclínica en la zona baroclínica de media latitud. Utilizando el código del Laboratorio de Anillo Rotatorio de la Oficina Meteorológica/Oxford (MORALS), hemos investigado una serie de flujos axisimétricos bidimensionales equilibrados a través de una gran región del espacio de parámetros. Estos se caracterizan en términos de sus campos de velocidad y temperatura. Cuando se aplica rotación, se pueden identificar varios regímenes de flujo distintos para diferentes tasas de rotación y fuerzas de calentamiento diferencial. Estos regímenes se definen como una función de la relación entre el grosor de la capa de Ekman horizontal y el grosor de la capa de frontera térmica no rotativa, y se encuentran similares a los identificados en experimentos de anillo anteriores. También se considera la convección sin rotación y se calcula la escala del transporte de calor con el número de Rayleigh. Esto se compara luego con trabajos existentes sobre el anillo clásico, así como la convección horizontal y de Rayleigh-Bénard. Al igual que en estudios anteriores sobre convección rotativa y no rotativa, se encuentra que el comportamiento del sistema depende de la relación de aspecto. Esta dependencia se observa en la escala del número de Nusselt no rotativo y en las transiciones entre regímenes en el caso rotativo, aunque se requiere una investigación adicional para explicar completamente estas observaciones.
Descripción
Presentamos un estudio numérico del flujo axisimétrico en un anillo rotatorio en el que la forzamiento térmico local, a través de un anillo anular calentado en el exterior de la base y un disco circular enfriado en el centro de la superficie superior, impulsa la convección. Esta nueva configuración es una variante del anillo térmicamente impulsado clásico, donde se aplica calefacción y enfriamiento uniforme a través de las paredes laterales exteriores e interiores, respectivamente. El anillo proporciona un análogo a una circulación planetaria y se espera que la nueva configuración, con sus condiciones de frontera térmica vertical más relajadas, emule mejor la convección vigorosa en los trópicos y regiones polares, así como la inestabilidad baroclínica en la zona baroclínica de media latitud. Utilizando el código del Laboratorio de Anillo Rotatorio de la Oficina Meteorológica/Oxford (MORALS), hemos investigado una serie de flujos axisimétricos bidimensionales equilibrados a través de una gran región del espacio de parámetros. Estos se caracterizan en términos de sus campos de velocidad y temperatura. Cuando se aplica rotación, se pueden identificar varios regímenes de flujo distintos para diferentes tasas de rotación y fuerzas de calentamiento diferencial. Estos regímenes se definen como una función de la relación entre el grosor de la capa de Ekman horizontal y el grosor de la capa de frontera térmica no rotativa, y se encuentran similares a los identificados en experimentos de anillo anteriores. También se considera la convección sin rotación y se calcula la escala del transporte de calor con el número de Rayleigh. Esto se compara luego con trabajos existentes sobre el anillo clásico, así como la convección horizontal y de Rayleigh-Bénard. Al igual que en estudios anteriores sobre convección rotativa y no rotativa, se encuentra que el comportamiento del sistema depende de la relación de aspecto. Esta dependencia se observa en la escala del número de Nusselt no rotativo y en las transiciones entre regímenes en el caso rotativo, aunque se requiere una investigación adicional para explicar completamente estas observaciones.