Skip to main content
European Commission logo print header

Three-dimensional structure of stratified turbulence

Article Category

Article available in the following languages:

Zrozumieć nową formę turbulencji

Naukowcy znaleźli rozwiązania ważnych problemów dotyczących przepływu turbulencyjnego w systemach uwarstwionych, takich jak oceany czy atmosfera.

Zmiana klimatu i środowisko icon Zmiana klimatu i środowisko

Ostatnio dowiedziono, że nowa klasa trójwymiarowej turbulencji, nosząca nazwę niestabilności zygzakowatej (ang. zig-zag instability, ZZI) powoduje oddzielanie poziomych warstw w stabilnie uwarstwionych płynach, czyli takich, których warstwy gęstości zmniejszają się w kierunku pionowym. Systemy takie występują powszechnie zarówno w atmosferze, jak i w oceanach. Celem finansowanego ze środków UE projektu "Trójwymiarowa struktura uwarstwionych turbulencji" (3DZZI) było zbadanie ewolucji ZZI w doświadczalnie wymuszonej turbulencji uwarstwionej, ponieważ wcześniejsze prace nad tym zjawiskiem były ograniczone do przepływów konwencjonalnych. Naukowcy uzyskali turbulencję uwarstwioną przy pomocy 12 turbilizatorów w stabilnie i linearnie uwarstwionej komorze. Pomiary prędkości potwierdziły, że za sprawą ZZI przepływ organizuje się w warstwy poziome. ZZI mogą powodować tworzenie się tzw. wirów płaskich (pancake vortices), które z kolei powodują powstawanie niestabilności wtórnych, takich jak niestabilności ścinające i grawitacyjne, które są jak dotąd słabo zbadane. Naukowcy przeanalizowali warunki towarzyszące powstawaniu i ewolucji niestabilności wtórnych jako funkcji grubości pionowej wiru płaskiego, co pozwoliło określić granice stabilności badanych parametrów. Ponadto, aby lepiej poznać niestabilność grawitacyjną wirów płaskich, naukowcy przeanalizowali stabilność linearnie i niestabilnie uwarstwionych płynów w obrotach bryły sztywnej. Wyniki uogólniono, aby otrzymać rozkład promieniowy prędkości i przewidzieć dominującą niestabilność. Wyniki projektu 3DZZI mają istotne znaczenie dla szeregu przepływów geofizycznych w oceanach i atmosferze, takich jak transport pionowy zanieczyszczeń nad obszarami miejskimi.

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania