Laboratory and Numerical Modeling of a Stably Stratified Wind Flow over a Water Surface


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

The objective of this paper was to perform laboratory modeling and direct numerical simulation of a turbulent wind flow over a water surface under stable stratification conditions of the air boundary layer. Laboratory and numerical experiments were carried out with the same bulk Reynolds (Re) and Richardson (Ri) numbers, which first allowed direct comparison between measurements and calculations. A wind flow with an air–water temperature difference of up to 20°C and a relatively low wind speed (up to 3 m/s) were obtained in laboratory experiments in the wind–wave flume of the large thermostratified tank at the Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences. This allowed a sufficiently strong stable stratification with a bulk Richardson number of up to 0.04. The air velocity is obtained using both contact (a Pitot tube) and particle image velocimetry methods. At the same time, the air temperature profile is also measured by a set of contact probes. Analogous bulk Richardson and Reynolds numbers are prescribed in the direct numerical simulation, where the turbulent Couette flow is considered as a model of the near water constant-stress atmospheric boundary layer. The mean velocity and temperature profiles obtained in our laboratory and numerical experiments agree well; they are also predicted well by the Monin–Obukhov similarity theory. The experimental results state that sufficiently strong stratification, although it allows a statistically stationary turbulent regime, leads to a sharp decrease in momentum and heat fluxes. For this regime it is demonstrated that the turbulent Reynolds number for the boundary layer (based on the Obukhov length-scale and friction velocity) satisfies the known criterion that characterize stationary strongly stratified turbulence.

Об авторах

D. Sergeev

Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences; Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Автор, ответственный за переписку.
Email: daniil@hydro.appl-sci-nnov.ru
Россия, Nizhniy Novgorod, 603155; Nizhny Novgorod, 603022

O. Druzhinin

Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences; Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Автор, ответственный за переписку.
Email: druzhinin@hydro.appl.sci-nnov.ru
Россия, Nizhniy Novgorod, 603155; Nizhny Novgorod, 603022

Yu. Troitskaya

Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences; Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Автор, ответственный за переписку.
Email: yuliya@hydro.appl.sci-nnov.ru
Россия, Nizhniy Novgorod, 603155; Nizhny Novgorod, 603022

W. Tsai

National Taiwan University

Email: yuliya@hydro.appl.sci-nnov.ru
Тайвань, Taipei, 10617

M. Vdovin

Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences; Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Email: yuliya@hydro.appl.sci-nnov.ru
Россия, Nizhniy Novgorod, 603155; Nizhny Novgorod, 603022

A. Kandaurov

Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences; Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Email: yuliya@hydro.appl.sci-nnov.ru
Россия, Nizhniy Novgorod, 603155; Nizhny Novgorod, 603022

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Allerton Press, Inc., 2018

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».