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耦合QG-SQG模型中外部应变下的同向涡相互作用。 (英语) Zbl 1229.86005号

小结:在一个准营养-表面-准营养耦合(以下简称QG-SQG)模型中,研究了嵌入稳定外部应变场中的两个同向旋转涡之间的相互作用。一个是表面密度异常,另一个是内部位涡异常。首先给出了奇异点涡的平衡及其稳定性。平衡的数量和形式取决于两个参数:外部应变率和旋涡之间的垂直分离。用解析法确定了一条曲线,它将一个鞍点、一个中性点和两个鞍点的存在域分开。然后,利用耦合QG-SQG方程的等高-半拉格朗日(以下简称CASL)数值模型,模拟了深度半径为R~2H的均匀位涡球体与表面半径为R~H的均匀密度异常圆盘相互作用的时间演化。在没有外部应变的情况下,远处的漩涡会共同旋转,而较近的漩涡则会完全或部分垂直排列(取决于它们的初始距离)。随着应变的增加,出现了第四种状态,其中旋涡被强烈拉长,并不可逆转地偏离其共同中心。对部分或完全对准状态下内部涡流的垂直倾斜和水平变形进行分析,以量化内部涡流在时间上的三维变形。为了了解表面涡流的变形,进行了类似的分析。

MSC公司:

86A05型 水文学、水文学、海洋学
76U05型 旋转流体的一般理论
76B70型 无粘流体中的分层效应
76B47码 不可压缩无粘流体的涡旋流动
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全文: 内政部

参考文献:

[1] McWilliams,J.C.,《湍流中孤立相干涡的出现》,《流体力学杂志》。,1984年,第146卷,第21-43页·Zbl 0561.76059号 ·doi:10.1017/S0022112084001750
[2] McWilliams,J.C.,衰减地转湍流的统计特性,J.流体力学。,1989年,第198卷,第199-230页·doi:10.1017/S0022112089000108
[3] Dritschel,D.G.、Scott,R.K.、Macaskill,C.、Gottwald,G.和Tran,C.V.,《非受迫无粘二维湍流的晚期演化》,《流体力学杂志》。,2009年,第640卷,第217-235页·Zbl 1183.76785号 ·doi:10.1017/S0022112009991121
[4] McWilliams,J.C.,《二维湍流的旋涡》,J.流体力学。,1990年a,第219卷,第361-385页·doi:10.1017/S0022112090002981
[5] McWilliams,J.C.,《地转湍流的旋涡》,J.流体力学。,1990年b,第219卷,第387-404页·doi:10.1017/S0022112090002993
[6] Dritschel,D.G.,二维湍流的涡旋特性,物理学。流体A,1993a,第5卷,第984–997页·Zbl 0800.76208号 ·doi:10.1063/1.858643
[7] Dritschel,D.G.和Zabusky,N.J.,《关于非强化近无粘性二维湍流中涡旋相互作用和模型的性质》,Phys。流体,1996年,第8卷,第1252-1256页·Zbl 1086.76035号 ·数字对象标识代码:10.1063/1.868896
[8] Dritschel,D.G.、Scott,R.K.、Macaskill,C.、Gottwald,G.和Tran,C.V.,《二维湍流中涡旋动力学统一理论》,物理学。修订稿。,2008年,第101卷,第094501页·doi:10.1103/PhysRevLett.101.094501
[9] Carton,X.,《海洋涡旋的流体动力学建模》,《地球物理学调查》,2001年,第22卷,第179-263页·doi:10.1023/A:1013779219578
[10] Charney,J.G.,《斜压西风流中长波的动力学》,J.Meteor。,1947年,第4卷,第135–162页·doi:10.1175/1520-0469(1947)004<0136:TDOLWI>2.0.CO;2
[11] Eady,E.T.,《长波和旋风波》,Tellus,1949年,第1卷,第33-52页·doi:10.3402/tellusa.v1i3.8507
[12] Juckes,M.,对流层顶的准营养动力学,J.Atmos。科学。,1994年,第51卷,第2756–2768页·doi:10.1175/1520-0469(1994)051<2756:QDOTT>2.0.CO;2
[13] Held,I.M.,Pierrehumbert,R.T.,Garner,S.T.和Swanson,K.L.,《表面准营养动力学》,J.流体力学。,1995年,第282卷,第1-20页·Zbl 0832.76012号 ·doi:10.1017/S0022112095000012
[14] Lim,C.和Majda,A.,海洋对流模型中耦合表面/内部QG和传播heton星团的点涡动力学,地球物理学。和天体物理学。流体动力学。,2001年,第94卷,第177-220页·数字对象标识代码:10.1080/03091920108203407
[15] Sukhatme,J.和Pierrehumbert,R.T.,《表面准营养湍流:活动标量的研究》,混沌,2002年,第12卷,第439-450页·Zbl 1080.86504号 ·doi:10.1063/11.1480758
[16] Hakim,G.J.、Snyder,C.和Muraki,D.J.,气旋-反气旋不对称的新模型,J.Atmos。科学。,2002年,第59卷,第2405–2420页·doi:10.1175/1520-0469(2002)059<2405:ANSMFC>2.0.CO;2
[17] Tran,C.V.和Bowman,J.C.,Charney-hasegawa-mima和表面准地转湍流的能量预算,物理。E版,2003年,第68卷,036304,4页。
[18] Scott,R.K.,《被动标量的局部和非局部平流》,《物理学》。《流体》,2006年,第18卷,第116601页·Zbl 1146.76530号 ·数字对象标识代码:10.1063/1.2375020
[19] Lapeyre,G.和Klein,P.,《根据表面准地转理论的上层海洋层动力学》,J.Phys。海洋学家。,2006年,第36卷,第165–176页·doi:10.1175/JPO2840.1
[20] Wu,H.M.、Overman,E.A.和Zabusky,N.J.,《二维欧拉方程的稳态》。限制情况下旋转和平移V状态。I.数值算法和结果,J.Comp。物理。,1984年,第53卷,第42-71页·Zbl 0524.76029号 ·doi:10.1016/0021-9991(84)90051-2
[21] Dritschel,D.G.,旋转均匀涡的稳定性和能量学,流体力学杂志。,1985年,第157卷,第95-134页·Zbl 0574.76026号 ·doi:10.1017/S0022112085002324
[22] Melander,M.V.、Zabusky,N.J.和McWilliams,J.C.,《二维非对称涡旋合并:哪个涡旋是“胜利的”?物理学。《流体》,1987年,第30卷,第2604–2610页·数字对象标识代码:10.1063/1.866103
[23] Melander,M.V.、Zabusky,N.J.和McWilliams,J.C.,《二维对称涡合并》,《流体力学杂志》。,1988年,第195卷,第303–340页·Zbl 0653.76020号 ·doi:10.1017/S0022112088002435
[24] Waugh,D.,《对称涡合并的效率》,Phys。《流体》,1992年,第A4卷,第1745-1758页·数字对象标识代码:10.1063/1.858395
[25] Dritschel,D.G.和Waugh,D.,二维涡旋动力学中非均匀涡旋非弹性相互作用的量化,物理学。《流体》,1992年,第A4卷,第1737-1744页·数字对象标识代码:10.1063/1.858394
[26] Yasuda,I.和Flierl,G.R.,《二维非对称涡旋合并:合并动力学和临界合并距离》,Dyn。大气。《海洋》,1997年,第26卷,第159-181页·doi:10.1016/S0377-0265(96)00485-X
[27] Trieling,R.R.,Velasco-Fuentes,O.U.和van Heijst,G.J.F.,《两个不相等旋涡的相互作用》,《物理学》。《流体》,2005年,第17卷,087103,17页·Zbl 1187.76527号
[28] Brandt,L.K.和Nomura,K.K.,《漩涡合并的物理:进一步洞察》,物理。《流体》,2006年,第18卷,051701,4页。
[29] Carton,X.、Legras,B.和Maze,G.,《外部应变场中的二维涡流合并》,湍流杂志,2002年,第3卷,论文45,7页(电子版)·Zbl 1082.76571号
[30] Maze,G.、Lapeyre,G.和Carton,X.,《外部变形下二维双涡的动力学》,Regul。混沌动力学。,2004年,第9卷,第179-263页·Zbl 1102.76010号 ·doi:10.1070/RD2004v009n04ABEH000291
[31] Liu,Z.和Roebber,P.J.,《变形流中的涡驱动敏感性》,J.Atmos。科学。,2008年,第65卷,第3819–3839页·doi:10.1175/2008JAS2745.1
[32] Perrot,X.和Carton,X.,《非定常大尺度剪切应变流中的涡旋相互作用》,《IUTAM哈密顿动力学、涡旋结构、湍流研讨会论文集》,Borisov,A.V.等人(编辑),Dordrecht:Springer,2008年,第373–382页·兹比尔1207.76036
[33] Perrot,X.和Carton,X.,振荡变形场中的点涡相互作用:哈密顿动力学、谐波共振和向混沌的过渡,Discr。连续动态。系统。B、 2009年,第11卷,第971–995页·Zbl 1260.76007号 ·doi:10.3934/dcdsb.2009.11.971
[34] Muraki,D.J.和Snyder,C.,《表面准营养模型的涡偶极子》,J.Atmos。科学。,2007年,第64卷,第2961–2967页·doi:10.1175/JAS3958.1
[35] Carton,X.,《表面准地转涡的不稳定性》,J.Atmos。科学。,2009年,第66卷,第1051–1062页·doi:10.1175/2008JAS2872.1
[36] Pedlosky,J.,《地球物理流体动力学》第二版,纽约:Springer-Verlag出版社,1987年·Zbl 0713.76005号
[37] Scott,R.K.和Dritschel,D.G.,《可压缩大气中的准营养涡旋》,《流体力学杂志》。,2005年,第530卷,第305-325页·Zbl 1071.76065号 ·doi:10.1017/S002211200500371X
[38] Dritschel,D.G.和Ambaum,M.H.P.,《模拟精细保守场的等高线逆向半图算法》,Q.J.R.Met。Soc.,1997年,第123卷,第1097–1130页·doi:10.1002/qj.49712354015
[39] Reinaud,J.N.和Dritschel,D.G.,《垂直偏移准营养涡旋的合并》,《流体力学杂志》。,2002年,第469卷,第287–315页·Zbl 1152.76347号 ·doi:10.1017/S0022112002001854
[40] Esfahanian,V.、Ghader,S.和Mohebalhojeh,A.R.,《关于在大气数值模型中使用超紧凑格式进行空间差分》,Q.J.R.Meteorol。Soc.,2005年,第131卷,第2109–2129页·doi:10.1256/qj.04.73
[41] Melander,M.V.,Zabusky,N.J.和Styczek,A.S.,二维欧拉方程旋涡相互作用的矩模型。第1部分:。哈密顿椭圆表示的计算验证,J.流体力学。,1986年,第167卷,第95-115页·Zbl 0602.76026号 ·doi:10.1017/S0022112086002744
[42] Dritschel,D.G.,《二维流动中多旋涡计算的快速轮廓动力学方法》,物理学。流体A,1993b,第25卷,第173-186页·Zbl 0766.76012号 ·doi:10.1063/1.858802
[43] Vandermeirsch,F.、Carton,X.J.和Morel,Y.G.,《涡流和纬向喷气机之间的相互作用》。第一部分一层半模型。大气。《海洋》,2003a,第36卷,第247-270页·doi:10.1016/S0377-0265(02)00065-9
[44] Vandermeirsch,F.、Carton,X.J.和Morel,Y.G.,《涡流和纬向喷气机之间的相互作用》。第二部分。两层半模型。大气。《海洋》,2003b,第36卷,第271-296页·doi:10.1016/S0377-0265(02)00066-0
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