理想河谷中分层上升流的非对称嵌套叉形分岔
摘要：在稳定分层的V形山谷中，我们通过动力系统方法确定了稳定层流上升流的完整结构。我们的方法基于识别一个静止的传导状态，从而发现了一个独特的非对称嵌套叉形分岔图。我们通过分层扰动参数$Pi\_s$来描述流动，该参数衡量了表面热通量与背景稳定分层强度的相对关系，同时保持其他无量纲参数不变。在非常低的$Pi\_s$值下，纯传导状态仍然稳定。超过$Pi\_s$的临界值，将发生分岔事件，产生两种可辨别的特征模式。一种模式表现为位于山谷中心的单一主导环流，而另一种模式在同一中心山谷区域内呈现出等效强度的双环流。值得注意的是，与双环流模式相比，与中心环流模式相关的临界值略低。通过三维纳维尔-斯托克斯模拟，我们确认了中心环流模式产生一对非对称态，而双环流模式则导致明显的上坡和下坡对流模式。这两种双环流模式之间的不同源于几何形状中缺乏水平对称轴（$x$-轴）。线性模态分析和数值模拟共同证明了两种双环流状态的线性不稳定性，表明最轻微的非对称扰动将导致向中心环流状态的转变。
作者：Patrick J. Stofanak, Cheng-Nian Xiao, Inanc Senocak
论文ID：2304.04715
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-08-14