The Similarity of Quasi-geostrophic Vortices Against the Background of Large-Scale Barotropic Currents

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The paper proposes a theory of similarity of quasi-geostrophic vortices against the background of large-scale flows. This information is useful when planning laboratory and numerical experiments to study mesoscale and submesoscale vortex dynamics of vortices interacting with currents. Special attention is paid to the study of geometric similarity of phenomena. It is revealed that the complete set of dimensionless similarity numbers of baroclinic vortices includes four dimensionless parameters: the dimensionless intensity of the vortex, the geometric similarity of the background flow (the ratio of relative vorticity to the deformation coefficient of the background flow), the coefficient of horizontal elongation of the vortex core and the coefficient of vertical oblateness of the vortex core coinciding with the Burger number. To describe the similarity of barotropic vortices against the background of barotropic flows, the number of necessary dimensionless parameters is reduced by one number — the coefficient of vertical oblateness of the vortex core is eliminated from consideration. When studying axisymmetric vortices or vortex structures close to axisymmetric, another geometric parameter of the vortex is eliminated from consideration — the coefficient of horizontal elongation of the vortex core. As a result, the maximum possible set of similarity parameters includes four dimensionless numbers, and the minimum is two.

Авторлар туралы

V. Zhmur

Shirshov Institute of Oceanology of the Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: zhmur-vladimir@mail.ru
Ресей, Moscow

Әдебиет тізімі

  1. Баренблатт Г. И. Подобие, автомодельность, промежуточная асимптотика. Теория и приложения к геофизической гидродинамике. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 256 с.
  2. Голицын Г. С. Статистика и динамика природных процессов и явлений: Методы, инструментарий, результаты. М.: Из-во «Красанд», 2012. 400 с.
  3. Елкин Д. Н., Зацепин А. Г. Лабораторное исследование механизма периодического вихреобразования за мысами в прибрежной зоне моря // Океанология. 2013. Т. 53. № 2. C. 259–268.
  4. Елкин Д. Н. Зацепин А. Г. Лабораторное исследование механизма сдвиговой неустойчивости морского вдольберегового течения // Океанология. 2014. Т. 54. № 5. С. 614–621.
  5. Жмур В. В. Мезомасштабные вихри в океане. М.: ГЕОС, 2011. 290 с.
  6. Жмур В. В., Арутюнян Д. А. Перераспределение энергии при горизонтальном вытягивании океанских вихрей баротропными течениями // Океанология. 2023. Т. 63, № 1. С. 3–19. https://doi.org/10.31857/S0030157423010185
  7. Жмур В. В., Белоненко Т. В., Новоселова Е. В. и др. Эволюции мезомасштабных вихрей океана в неоднородных баротропных течениях // ФАО. 2023 (в печати).
  8. Жмур В. В., Белоненко Т. В., Новоселова Е. В., Суетин Б. П. Прямой и обратный каскад энергии при вытягивании вихрей в океане // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. 2023. Т. 508. № 2. С. 270–274. https://doi.org/10.31857/S2686739722602113
  9. Жмур В. В., Белоненко Т. В., Новоселова Е. В., Суетин Б. П. Условия трансформации мезомасштабного вихря в субмезомасштабную вихревую нить при вытягивании его неоднородным баротропным течением // Океанология. 2023. Т. 63. № 2. С. 200–210. https://doi.org/10.31857/S0030157423020144
  10. Жмур В. В., Белоненко Т. В., Новоселова Е. В., Суетин Б. П. Приложение к реальному океану теории трансформации мезомасштабного вихря в субмезомасштабную вихревую нить при вытягивании его неоднородным баротропным течением // Океанология. 2023. Т. 63. № 2. С. 211–223. https://doi.org/10.31857/S0030157423020156
  11. Жмур В. В., Панкратов К. К. Динамика эллипсоидального приповерхностного вихря в неоднородном потоке // Океанология. 1989. Т. 29. № 2. С. 205–211.
  12. Зацепин А. Г., Елкин Д. Н., Шварцман Д. Р. Предварительные результаты лабораторных исследований эволюции нефронтальных вихрей в двуслойной вращающейся жидкости // Океанологические исследования. 2023. Т. 51. № 1. С. 5–35.
  13. Кочин Н. Е., Кибель И. А., Розе Н. В. Теоретическая гидромеханика. Т. 2. ОГИЗ. М., Л.: Гостехиздат, 1948. 612 с.
  14. Тихонов А. Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики. М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1977. 736 с.
  15. Fedorov K. N., Ginsburg A. I. “Mushroom-like” currents (vortex dipoles) in the ocean and in a laboratory tank // Annales Geophys. 1986. V. 4B, № 5. P. 507–516.
  16. Meacham S. P. Quasigeostrophical ellipsoidal vortices in stratified fluid // Dynamics of Atmospheres and Oceans. 1992. V. 16. № 3–4. P. 189–223.
  17. Meacham S. P., Pankratov K. K., Shchepetkin A. F., Zhmur V. V. The interaction of ellipsoidal vortices with background shear flows in a stratified fluid // Dynamics of Atmospheres and Oceans. 1994. V. 21. № 2–3. P. 167–212. https://doi.org/10.1016/0377-0265(94)90008-6.
  18. Zhmur V. V., Novoselova E. V., Belonenko T. V. Peculiarities of formation of the density field in mesoscale eddies of the Lofoten Basin: Part 1 // Oceanology. 2021. V. 61. № 6. P. 830–838. https://doi.org/10.1134/S0001437021060333
  19. Zhmur V. V., Pankratov K. K. Dynamics of desingularized quasigeostrophic vortices // Physics of Fluids A: Fluid Dynamics. 1991. V. 3. № 5. P. 1464–1464. https://doi.org/10.1063/1.857998.

© Russian Academy of Sciences, 2024

Осы сайт cookie-файлдарды пайдаланады

Біздің сайтты пайдалануды жалғастыра отырып, сіз сайттың дұрыс жұмыс істеуін қамтамасыз ететін cookie файлдарын өңдеуге келісім бересіз.< / br>< / br>cookie файлдары туралы< / a>