摘要 利用解析分析,我们研究了主要造成摩擦阻力的近壁面模式如何根据湍流槽道流动的平均速度分布形状而放大或抑制。根据 K¨uhnen 等人 (2018) 的最新研究结果,他们将平均速度分布修改得更平坦,并实现了显著的阻力减少,我们引入了两种类型的人为平坦湍流平均速度分布:一种基于 Reynolds 和 Tiederman (1967) 提出的湍流粘度模型,另一种基于层流的平均速度分布。特别注意的是,体积和摩擦雷诺数都保持不变,因此只能研究平均速度分布变化的影响。这些平均速度剖面在解析分析中用作基流,通过奇异值(即放大率)的变化来评估与近壁相干结构相对应的波数频率模式的响应。修正后的平均速度剖面的平坦度通过三种不同的测量方法量化。一般而言,发现更平坦的平均速度剖面会显著抑制近壁模式。此外,发现增加壁面附近平均速度梯度对于通过缓解临界层来抑制近壁模式具有重要意义。
对为期 4 个月的滑翔机任务进行了分析,以评估亚热带北大西洋西部边界反气旋涡旋中的湍流耗散。涡旋(半径 < 60 公里)的核心低位势涡度在 100 至 450 米之间,最大径向速度为 0.5 ms21,罗斯贝数 < 20.1。湍流耗散是根据滑翔机飞行模型得出的垂直水速推断出来的。耗散在涡旋核心中受到抑制(< = 53 102 10 W kg21),在其下方增强(.102 9 W kg21)。升高的耗散与垂直速度和压力扰动的准周期结构相一致,表明内部波是耗散的驱动因素。启发式射线追踪近似法用于研究导致湍流耗散的波浪-涡旋相互作用。射线追踪模拟与两种可能导致耗散的波浪-涡旋相互作用相一致:近惯性波能量被涡旋的相对涡度捕获,或内部潮汐(在附近的大陆坡产生)进入涡旋剪切的临界层。后一种情况表明,表征海洋盆地西部边界的强烈中尺度场可能充当“漏墙”,控制内部潮汐向盆地内部传播。