半錐體內流體自轉加速或減速問題的數值研究

作者：劉敏,李力剛

摘要：使用并行有限元數值模擬方法，研究了封閉半錐體內流體在自轉加速和減速過程中的動力學調整過程。結果顯示，半錐體不規則的幾何形狀以及自轉速度變化的大小是影響流體調整過程最重要的因素。與Greenspan＆Howard（1963）在軸對稱容器的研究結果不同，在半錐體這個非對稱容器中，流場不存在地轉流等值線fgeostrophic contours）和可數的慣性波動模。當旋轉角速度變化較小（{Ro}〈0．05，Ro為Rossby數）時，流體運動呈現弱非線性特征，流體結構無對稱性（容器幾何形狀的影響），但Ro異號（自轉加速或減速）之間滿足對稱關系，且粘性衰減時間與E-1／2（E為Ekman數）線性相關；當旋轉速度變化較大（{Ro}〉0．05）時，流體運動呈現強非線性特征，運動形式更為復雜，湍流占居主導地位，Ro異號之間的流體結構無相關性，垂向運動加劇，流體的分層獨立結構被徹底打亂，與弱非線性情況差異顯著。

發文機構：中國科學院上海天文臺 中國科學院大學

關鍵詞：自轉加速/減速流場調整湍流NAVIER-STOKES方程粘性衰減spin-up/downflow adjustmentturbulent flowNavier-Stokes equationsvis-cous decay

分類號： O351[理學—流體力學][理學—力學]TP317[自動化與計算機技術—計算機軟件與理論][自動化與計算機技術—計算機科學與技術]