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\ begingroup美元

众所周知,二维模拟湍流流动的海洋中遵循一个逆能量级联,而不是前进的能量级联中观察到完全的三维流动。因为在2 d流体丝状形成增强导致强烈的密度梯度,最终成为电网规模(大多数的混合是欠数值混合),低估而混合是overpredicted耗散。因此,有没有价值运行一个2 d和决议,试图解决湍流模拟吗?

\ endgroup美元
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  • \ begingroup美元 你流实际上像2 d动荡或者你的意思是使用二维湍流(逆瀑布)导致错误的? \ endgroup美元
    - - - - - -凯西
    2014年10月9日,在十点二十分
  • \ begingroup美元 我知道有流可以像2 d动荡(如地转湍流)。但是我说的是在一般情况下,如果我们知道它是一个真正的三维流动,有没有在使用高解决二维模拟,尝试解决通常涉及湍流的尺度? \ endgroup美元
    - - - - - -等密度线振荡
    2014年10月9日18:04

1回答1

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\ begingroup美元

任何数值模型解决方案本质上是制约方程得到解决。你可能意识到逆湍流能量级联主要存在于二维流动。在海洋和大气层,这发生在近似罗斯比半径变形和更大的规模。数值模型是否能够代表一个物理过程(即三维湍流)取决于模型中的方程。

例如最简单的二维模型代表的海洋和大气,浅水方程(瑞典文,写作保守形式简洁所以不要给我很难):

$ $ \ dfrac{\部分\ mathbf {v}}{\部分t} = - \ mathbf {v} \ cdot \微分算符\ mathbf {v} - f \ mathbf {k} \ * \ mathbf {v} - g h \微分算符$ $

$ $ \ dfrac{\偏h}{\部分t} = - \微分算符(h \ mathbf {v}) $ $

在美元\ mathbf {v} $ 2 d速度,频率f是科里奥利美元,g是重力加速度和h美元美元是流体深度。

的线性化形式层面,即美元\ mathbf {v} \ cdot \微分算符\ mathbf {v} \ approx0 $和$ \微分算符(h \ mathbf {v}) \ \微分算符\ cdot大约h \ mathbf {v} $, h美元意味着液体深度的地方,有一个解析解和是众所周知的。

非线性项$ \ mathbf {v} \ cdot \微分算符\ mathbf {v} $允许小扰动的快速增长,最终导致涡流的形成。在这个模型中,唯一的耗散是数值,和唯一的动荡是2 d的,支持逆能量级联。为了允许三维湍流,垂直速度w美元的预测方程,包括非线性项$ \ mathbf {v} \ cdot \微分算符w美元必须引入到模型中。

如果我们知道它是一个真正的三维流动,有没有在使用高解决二维模拟,尝试解决通常涉及湍流的尺度?

如果你的意思是,我可以与高分辨率二维模型三维湍流模型,答案是否定的。2 d模型是通过做一个假设,第三维度的变化可以忽略不计相比另一个二维的变化。这种假设,禁止任何3 d过程模型解决方案的一部分。当然,一个可以启动水平分辨率他们喜欢,和模型将产生一个解决方案,但是这个解决方案本质上总是受到最初的假设。

\ endgroup美元
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  • 1
    \ begingroup美元 我喜欢你如何应力涡拉伸的重要性。我问的原因是因为我想在二维数值模拟,数值色散和数值扩散的担忧,似乎没有区别模拟大型或小型流(当然,如果想知道一个特定的区域,可以细化网格,但这是一个不同的东西)。 \ endgroup美元
    - - - - - -等密度线振荡
    2014年10月13日8时
  • \ begingroup美元 问题是动机,还因为许多论文研究二维边界层数值。这对我来说没有多大意义,因为动荡的价值观都是错的。 \ endgroup美元
    - - - - - -等密度线振荡
    2014年10月13日在八34
  • 1
    \ begingroup美元 @IsopycnalOscillation您能进一步解释一下你所说的第二个评论?边界层模型参数化湍流的影响,基于平均流量的状态。尽管他们不解决三维湍流,他们必须3 d模型,因为垂直混合通常是参数化的函数z \偏U / \部分美元,不是吗? \ endgroup美元
    - - - - - -milancurcic
    2014年10月13日19:03
  • \ begingroup美元 是的,我认为是正确的,我只是被迂腐。我只看到毫无意义的参数化湍流的影响,例如,如果一个是数量等不可逆的混合感兴趣,那么模型并不是真的要准确。 \ endgroup美元
    - - - - - -等密度线振荡
    2014年10月13日19:37
  • 1
    \ begingroup美元 @IsopycnalOscillation有不同的湍流参数化方法和各种方法解决一些湍流尺度(如莱斯设置来解决生产规模但耗散尺度参数化)。不知道您的模型的细节很难做全面声明参数化。 \ endgroup美元
    - - - - - -凯西
    2014年10月14日13:04

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