Структура индуцированных диффузией течений на клине с искривленными гранями

Н.Ф. Димитриева1,✉, Ю.Д. Чашечкин2

1 Институт гидромеханики НАН Украины, Киев, Украина

2 Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН, Москва, Россия

✉ e-mail: dimitrieva@list.ru

Аннотация

Разработаны математическая модель и метод численной реализации, позволяющие одновременно изучать все элементы внутренне многомасштабных стратифицированных течений. С использованием суперкомпьютерных систем впервые рассчитаны и визуализированы индуцированные диффузией течения на симметричном неподвижном клине с искривленными гранями. Показано влияние краевых эффектов и кривизны боковой поверхности клина на структуру течения. Дефицит давления в примыкающих струйных течениях формирует интегральную силу, вызывающую самодвижение свободного клина вдоль горизонта нейтральной плавучести в устойчиво стратифицированной среде в направлении вершины.

Ключевые слова

стратифицированная жидкость, индуцированные диффузией течения, самодвижение

Для цитирования

Димитриева Н.Ф., Чашечкин Ю.Д. Структура индуцированных диффузией течений на клине с искривленными гранями // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 3. С. 77-86. EDN WNAFUJ. doi:10.22449/0233-7584-2016-3-77-86

Dimitrieva, N.F. and Chashechkin, Yu.D., 2016. The Structure of Induced Diffusion Flows on a Wedge with Curved Edges. Physical Oceanography, (3), pp. 70-78. doi:10.22449/1573-160X-2016-3-70-78

DOI

10.22449/0233-7584-2016-3-77-86

Список литературы

  1. Прандтль Л. Гидроаэромеханика. – М.: Изд-во иностр. лит., 1949. – 488 c.
  2. Phillips O.M. On flows induced by diffusion in a stably stratified fluid // Deep-Sea Res. – 1970. – 17. – P. 435 – 443.
  3. Shapiro A., Fedorovich E. A boundary-layer scaling for turbulent katabatic flow // Bound.-Lay. Meteorol. – 2014. – 153, Issue 1. – P. 1 – 17.
  4. Oerlemans J., van Pelt W.J.J. A model study of Abrahamsenbreen, a surging glacier in northern Spitsbergen // The Cryosph. – 2015. – 9, № 2. – P. 767 – 779.
  5. Зырянов В.Н., Лапина Л.Э. Склоновые течения в морях, озерах и водохранилищах, обусловленные диффузионными эффектами // Водные ресурсы. – 2012. – 39, № 3. – С. 292 – 303.
  6. Garrett C., MacCready P., Rhines P.B. Boundary mixing and arrested Ekman layers: rotating, stratified flow near a sloping boundary // Ann. Rev. Fluid Mech. – 1993. – 25. – P. 291 – 323.
  7. Gargett A.E. Differential diffusion: an oceanographic primer // Progr. Oceanogr. – 2003. – 56. – P. 559 – 570.
  8. Linden P.F., Weber J.E. The formation of layers in a double-diffusive system with a sloping boundary // J. Fluid Mech. – 1977. – 81. – P. 757 – 773.
  9. Чашечкин Ю.Д., Загуменный Я.В. Течения непрерывно стратифицированной жидкости, индуцированные прерыванием диффузионного переноса неподвижной пластиной // Морской гидрофизический журнал. – 2012. – № 5. – C. 3 – 22.
  10. Zagumennyi Ia.V., Chashechkin Yu.D. The structure of convective flows driven by density variations in a continuously stratified fluid // Physica Scripta. – 2013. – 155. – article id. 014034.
  11. Mercier M.J., Ardekani F.M., Allshouse M.R. et al. Self-propulsion of immersed object via natural convection // Phys. Rev. Lett. – 2014. – 112, № 20. – P. 204501(5).
  12. Page M.A. Propelled by diffusion // Nature Physics. – 2010. – 6. – P. 486 – 487.
  13. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. VI. Гидродинамика. – М.: Наука, 1986. – 736 с.
  14. Чашечкин Ю.Д. Дифференциальная механика жидкостей: согласованные аналитические, численные и лабораторные модели стратифицированных течений // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Естественные науки». – 2014. – № 6. – C. 67 – 95.
  15. Димитриева Н.Ф., Загуменный Я.В. Численное моделирование стратифицированных течений с использованием OpenFOAM // Тр. ИСП РАН. – 2014. – 26, № 5. – С. 187 – 200.

Скачать статью в PDF-формате