盐指梯度台阶与三组分菲利普斯效应
摘要：理解盐指扩散对流过程中的阶梯动力学对流体动力学家提出了长期的理论挑战。虽然在数值模拟方面取得了显著进展，但关于阶梯形成的驱动机制存在一些相互矛盾的理论解释。菲利普斯效应提出，搅拌分层流中的分层现象是由一种逆扩散过程引起的，有人认为这种机制也可能是盐指阶梯形成的原因之一。然而，目前还没有研究该过程的细节以及预测阶梯演化和合并动力学的数学模型。我们将菲利普斯效应的理论推广到三组分系统（例如温度、盐度、能量），并通过混合长度参数化展示了分层形成的第一个正则化非线性模型。该模型能够预测分层的起始和长期演化，同时也推广并始终与以通量比为基础的双扩散分层的先前结果保持一致。我们的盐指模型采用空间平均过程，并以动能、盐度和温度梯度为参数对混合长度进行参数化。该模型预测在盐指扩散区间有一定范围的参数值内会出现分层不稳定性。非线性解显示，最初不稳定的线性浮力梯度会演化成分层，通过强弱界面相互作用被合并。合并增加了界面间的浮力梯度，并增加了阶梯中的浮力通量。
作者：Paul Pruv{z}ina, David W. Hughes and Samuel S. Pegler (University of Leeds)
论文ID：2212.04941
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-08-16