Un modelo de vórtice tipo Burgers de orden reducido con precesión giroscópica impulsada por cizallamiento
Autores: Mouhali, Waleed
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Un modelo de vórtice tipo Burgers de orden reducido con precesión giroscópica impulsada por cizallamiento
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Lento
Precesión giroscópica
Vórtice
Errante
Número de precesión
Dispersión lagrangiana
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El movimiento lateral lento y la oscilación tipo trocoide se observan comúnmente en vórtices atmosféricos intensos, sin embargo, la mayoría de los modelos de vórtices de orden reducido asumen un eje fijo o representan el movimiento del centro como puramente advectivo. En este trabajo, proponemos un marco mínimo de orden reducido en el que se introduce la precesión giroscópica lenta como un grado de libertad explícito superpuesto a un núcleo de vórtice que rota rápidamente. El vórtice se representa mediante un campo de velocidad tipo Burgers-Rott con una tasa de estiramiento y circulación dependientes del tiempo, mientras que el centro del vórtice experimenta un movimiento de precesión lento gobernado por una tasa dependiente del tiempo Ohmp(t). La evolución de los parámetros del vórtice está acoplada a la variabilidad ambiental a través de leyes de relajación simples impulsadas por diagnósticos estándar a gran escala, incluyendo energía potencial convectiva disponible, cizalladura vertical y vorticidad de fondo. Se utiliza un análisis solo de seguimiento de los datos de la mejor trayectoria de ciclones tropicales para restringir el régimen dinámico apropiado a la escala de la trayectoria, indicando que la oscilación del centro observada ocurre típicamente en un límite de precesión lenta P = Ohmp/c1. Las demostraciones numéricas en configuraciones similares a ciclones muestran que, a pesar de la pequeñez del número de precesión, el desplazamiento lateral acumulativo y la dispersión lagrangiana mejorada pueden desarrollarse a lo largo de la vida del vórtice. El marco propuesto está destinado a ser un modelo de orden reducido como prueba de concepto que aísla el papel de la precesión débil forzada por el medio ambiente en la modulación de la oscilación y el transporte del vórtice, y complementa estudios numéricos y observacionales más detallados.
Descripción
El movimiento lateral lento y la oscilación tipo trocoide se observan comúnmente en vórtices atmosféricos intensos, sin embargo, la mayoría de los modelos de vórtices de orden reducido asumen un eje fijo o representan el movimiento del centro como puramente advectivo. En este trabajo, proponemos un marco mínimo de orden reducido en el que se introduce la precesión giroscópica lenta como un grado de libertad explícito superpuesto a un núcleo de vórtice que rota rápidamente. El vórtice se representa mediante un campo de velocidad tipo Burgers-Rott con una tasa de estiramiento y circulación dependientes del tiempo, mientras que el centro del vórtice experimenta un movimiento de precesión lento gobernado por una tasa dependiente del tiempo Ohmp(t). La evolución de los parámetros del vórtice está acoplada a la variabilidad ambiental a través de leyes de relajación simples impulsadas por diagnósticos estándar a gran escala, incluyendo energía potencial convectiva disponible, cizalladura vertical y vorticidad de fondo. Se utiliza un análisis solo de seguimiento de los datos de la mejor trayectoria de ciclones tropicales para restringir el régimen dinámico apropiado a la escala de la trayectoria, indicando que la oscilación del centro observada ocurre típicamente en un límite de precesión lenta P = Ohmp/c1. Las demostraciones numéricas en configuraciones similares a ciclones muestran que, a pesar de la pequeñez del número de precesión, el desplazamiento lateral acumulativo y la dispersión lagrangiana mejorada pueden desarrollarse a lo largo de la vida del vórtice. El marco propuesto está destinado a ser un modelo de orden reducido como prueba de concepto que aísla el papel de la precesión débil forzada por el medio ambiente en la modulación de la oscilación y el transporte del vórtice, y complementa estudios numéricos y observacionales más detallados.