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Evolución de una Nube Turbulenta Estratificada bajo Rotación

Autores: Li, Tianyi; Wan, Minping; Chen, Shiyi

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Evolución de una Nube Turbulenta Estratificada bajo Rotación


Categoría

Ciencias Naturales y Subdisciplinas

Subcategoría

Astronomía

Palabras clave

Turbulencia
Estratificación
Rotación
Vórtices
Ondas inerciales-gravitacionales
Transferencia de energía

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 5

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La turbulencia localizada es común en flujos geofísicos, donde los roles de la rotación y la estratificación son fundamentales. En este estudio, investigamos la evolución de una nube turbulenta estratificada bajo rotación. Reconociendo que una nube turbulenta está compuesta por vórtices de diferentes escalas y formas, comenzamos nuestra investigación con un solo remolino utilizando soluciones analíticas derivadas de un sistema linealizado. En comparación con un remolino bajo rotación pura, el remolino estratificado muestra la manifestación física de un modo de vorticidad potencial conocido, apareciendo como un vórtice estático y estable. Además, se observa el cambio esperado de ondas inerciales a ondas inerciales-gravedad. En nuestras simulaciones numéricas de la nube turbulenta, realizadas a un número de Rossby constante en un rango de números de Froude, la estratificación provoca que las estructuras columnares se desvíen de la alineación vertical. Esta desviación aumenta con la estratificación, ralentizando la tasa de expansión de la nube. Las características observadas de estas estructuras columnares son consistentes con las predicciones de la teoría lineal, particularmente en sus ángulos de inclinación y tasas de crecimiento vertical, sugiriendo una influencia significativa de las ondas inerciales-gravedad. Utilizando el seguimiento de partículas lagrangianas, hemos identificado regiones donde la actividad de ondas domina sobre la turbulencia. En escenarios de estratificación más leve, estas ondas inerciales-gravedad son responsables de una transferencia de energía significativa lejos de la nube turbulenta, un fenómeno que se atenúa con el aumento de la estratificación.

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