Límites en la Tasa de Conversión de Energía Potencial a Energía Cinética en la Turbulencia Cuasigeostrófica
Autores: Grooms, Ian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Límites en la Tasa de Conversión de Energía Potencial a Energía Cinética en la Turbulencia Cuasigeostrófica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Configuraciones de flujo
Tasa de conversión
Energía potencial
Energía cinética
Modelo cuasigeostrófico
Escala horizontal
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Se buscan configuraciones de flujo que maximicen la tasa instantánea de conversión de energía potencial a energía cinética utilizando una combinación de métodos analíticos y numéricos. Se investiga brevemente un modelo hidrostático, pero la presencia de configuraciones de flujo ageostróficas poco realistas hace que los resultados sean poco realistas. En el modelo quasigeostrófico (QG), se encuentran configuraciones de flujo que optimizan localmente la tasa de conversión, pero no está claro si estas configuraciones de flujo producen la tasa de conversión máxima global. La dificultad está asociada al hecho de que en el modelo QG, la velocidad vertical es una función cuadrática de la función de corriente QG, lo que convierte la tasa de conversión en una función cúbica de la función de corriente QG. Para estas tasas de conversión localmente máximas, la tasa de conversión depende de la escala de longitud horizontal del flujo: para escalas mayores que el radio de deformación, las tasas máximas son pequeñas y disminuyen a medida que aumenta la escala horizontal; para escalas menores que el radio de deformación, la tasa de conversión máxima aumenta hasta que se vuelve comparable a la tasa máxima a la que se puede extraer energía potencial del flujo medio.
Descripción
Se buscan configuraciones de flujo que maximicen la tasa instantánea de conversión de energía potencial a energía cinética utilizando una combinación de métodos analíticos y numéricos. Se investiga brevemente un modelo hidrostático, pero la presencia de configuraciones de flujo ageostróficas poco realistas hace que los resultados sean poco realistas. En el modelo quasigeostrófico (QG), se encuentran configuraciones de flujo que optimizan localmente la tasa de conversión, pero no está claro si estas configuraciones de flujo producen la tasa de conversión máxima global. La dificultad está asociada al hecho de que en el modelo QG, la velocidad vertical es una función cuadrática de la función de corriente QG, lo que convierte la tasa de conversión en una función cúbica de la función de corriente QG. Para estas tasas de conversión localmente máximas, la tasa de conversión depende de la escala de longitud horizontal del flujo: para escalas mayores que el radio de deformación, las tasas máximas son pequeñas y disminuyen a medida que aumenta la escala horizontal; para escalas menores que el radio de deformación, la tasa de conversión máxima aumenta hasta que se vuelve comparable a la tasa máxima a la que se puede extraer energía potencial del flujo medio.