Evolución de una Nube Turbulenta Estratificada bajo Rotación
Autores: Li, Tianyi; Wan, Minping; Chen, Shiyi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
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
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.
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.