当前位置:
X-MOL 学术
›
Annu. Rev. Fluid Mech.
›
论文详情
Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your
feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
Turbulent Rotating Rayleigh–Bénard Convection
Annual Review of Fluid Mechanics ( IF 25.4 ) Pub Date : 2022-10-21 , DOI: 10.1146/annurev-fluid-120720-020446 Robert E. Ecke 1, 2 , Olga Shishkina 3
Annual Review of Fluid Mechanics ( IF 25.4 ) Pub Date : 2022-10-21 , DOI: 10.1146/annurev-fluid-120720-020446 Robert E. Ecke 1, 2 , Olga Shishkina 3
Affiliation
Rotation with thermally induced buoyancy governs many astrophysical and geophysical processes in the atmosphere, ocean, sun, and Earth's liquid-metal outer core. Rotating Rayleigh–Bénard convection (RRBC) is an experimental system that has features of rotation and buoyancy, where a container of height H and temperature difference Δ between its bottom and top is rotated about its vertical axis with angular velocity Ω. The strength of buoyancy is reflected in the Rayleigh number (∼ H3 Δ) and that of the Coriolis force in the Ekman and Rossby numbers (∼Ω−1 ). Rotation suppresses the convective onset, introduces instabilities, changes the velocity boundary layers, modifies the shape of thermal structures from plumes to vortical columns, affects the large-scale circulation, and can decrease or enhance global heat transport depending on buoyant and Coriolis forcing. RRBC is an extremely rich system, with features directly comparable to geophysical and astrophysical phenomena. Here we review RRBC studies, suggest a unifying heat transport scaling approach for the transition between rotation-dominated and buoyancy-dominated regimes in RRBC, and discuss non-Oberbeck–Boussinesq and centrifugal effects.
中文翻译:
湍流旋转 Rayleigh-Bénard 对流
热诱导浮力的旋转控制着大气、海洋、太阳和地球液态金属外核中的许多天体物理和地球物理过程。旋转瑞利-贝纳德对流 (RRBC) 是一种具有旋转和浮力特征的实验系统,其中高度为 H 且底部和顶部温差为 Δ 的容器以角速度 Ω绕其垂直轴旋转。浮力的强度反映在瑞利数 (∼ H3Δ) 中,科里奥利力的强度反映在 Ekman 和 Rossby 数 (∼Ω−1) 中。旋转抑制了对流的开始,引入了不稳定性,改变了速度边界层,改变了热结构的形状,从羽流变成了涡柱,影响了大尺度环流,并且可以减少或增强取决于浮力和科里奥利强迫的全球热传递。RRBC 是一个非常丰富的系统,其特征与地球物理和天体物理现象直接相媲美。在这里,我们回顾了 RRBC 研究,为 RRBC 中旋转主导和浮力主导的机制之间的过渡提出了一种统一的热传递缩放方法,并讨论了非 Oberbeck-Boussinesq 和离心效应。
更新日期:2022-10-21
中文翻译:
湍流旋转 Rayleigh-Bénard 对流
热诱导浮力的旋转控制着大气、海洋、太阳和地球液态金属外核中的许多天体物理和地球物理过程。旋转瑞利-贝纳德对流 (RRBC) 是一种具有旋转和浮力特征的实验系统,其中高度为 H 且底部和顶部温差为 Δ 的容器以角速度 Ω绕其垂直轴旋转。浮力的强度反映在瑞利数 (∼ H3Δ) 中,科里奥利力的强度反映在 Ekman 和 Rossby 数 (∼Ω−1) 中。旋转抑制了对流的开始,引入了不稳定性,改变了速度边界层,改变了热结构的形状,从羽流变成了涡柱,影响了大尺度环流,并且可以减少或增强取决于浮力和科里奥利强迫的全球热传递。RRBC 是一个非常丰富的系统,其特征与地球物理和天体物理现象直接相媲美。在这里,我们回顾了 RRBC 研究,为 RRBC 中旋转主导和浮力主导的机制之间的过渡提出了一种统一的热传递缩放方法,并讨论了非 Oberbeck-Boussinesq 和离心效应。