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Heat-transport scaling and transition in geostrophic rotating convection with varying aspect ratio
Physical Review Fluids ( IF 2.5 ) Pub Date : 2021-07-28 , DOI: 10.1103/physrevfluids.6.l071501 Hao-Yuan Lu , Guang-Yu Ding , Jun-Qiang Shi , Ke-Qing Xia , Jin-Qiang Zhong
Physical Review Fluids ( IF 2.5 ) Pub Date : 2021-07-28 , DOI: 10.1103/physrevfluids.6.l071501 Hao-Yuan Lu , Guang-Yu Ding , Jun-Qiang Shi , Ke-Qing Xia , Jin-Qiang Zhong
We present high-precision experimental and numerical studies of the Nusselt number as functions of the Rayleigh number in geostrophic rotating convection with the domain aspect ratio varying from 0.4 to 3.8 and the Ekman number varying from to . With decreasing our heat-transport data reveal a gradual transition from buoyancy-dominated to geostrophic convection at large , whereas the transition becomes sharp with decreasing . We determine the power-law scaling of , and find an unexpectedly strong dependence of the scaling exponent . We further show that the boundary flows formed near the lateral wall give rise to pronounced enhancement of over a broad range of the geostrophic regime, leading to reduction of in small- cells. A very steep scaling with is observed when the periodic lateral boundary condition is used, which manifests the significant differences between laterally confined and unconfined rotating thermal convection. The present work provides insight into the heat-transport scaling in geostrophic convection.
中文翻译:
具有不同纵横比的地转旋转对流中的传热缩放和转变
我们提供了 Nusselt 数的高精度实验和数值研究 作为瑞利数的函数 在具有域纵横比的地转旋转对流中 从 0.4 到 3.8 以及 Ekman 数 不一样 到 . 随着减少 我们的传热数据 揭示了从以浮力为主的向地转对流的逐渐转变 ,而转变变得尖锐 . 我们确定幂律缩放,并发现一个意想不到的强大 缩放指数的相关性 . 我们进一步表明,在侧壁附近形成的边界流引起了显着增强 在广泛的地转区域,导致减少 在小-细胞。非常陡峭的缩放当使用周期性横向边界条件时观察到,这表明横向限制和非限制旋转热对流之间的显着差异。目前的工作提供了对地转对流中热传输尺度的深入了解。
更新日期:2021-07-28
中文翻译:
具有不同纵横比的地转旋转对流中的传热缩放和转变
我们提供了 Nusselt 数的高精度实验和数值研究 作为瑞利数的函数 在具有域纵横比的地转旋转对流中 从 0.4 到 3.8 以及 Ekman 数 不一样 到 . 随着减少 我们的传热数据 揭示了从以浮力为主的向地转对流的逐渐转变 ,而转变变得尖锐 . 我们确定幂律缩放,并发现一个意想不到的强大 缩放指数的相关性 . 我们进一步表明,在侧壁附近形成的边界流引起了显着增强 在广泛的地转区域,导致减少 在小-细胞。非常陡峭的缩放当使用周期性横向边界条件时观察到,这表明横向限制和非限制旋转热对流之间的显着差异。目前的工作提供了对地转对流中热传输尺度的深入了解。