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Enregistrement W2142548369 · doi:10.1017/jfm.2013.551

Time-dependent, non-monotonic mixing in stratified turbulent shear flows: implications for oceanographic estimates of buoyancy flux

2013· article· en· W2142548369 sur OpenAlex

Pourquoi ce travail est dans la base

Une base qui oublie comment elle a trouvé un travail ne peut pas être vérifiée. Voici les voies qui ont admis celui-ci.

affAu moins un auteur déclare une institution canadienne dans l'instantané OpenAlex épinglé.
fundUn bailleur canadien est enregistré sur le travail.

Notice bibliographique

RevueJournal of Fluid Mechanics · 2013
Typearticle
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueOceanographic and Atmospheric Processes
Établissements canadiensUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaCompute Canada
Mots-clésRichardson numberReynolds numberTurbulenceBuoyancyPhysicsMechanicsStratified flowsMixing (physics)Shear flowThermodynamicsStratified flowMonotonic functionMathematicsMathematical analysis

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract We employ direct numerical simulation to investigate the efficiency of diapycnal mixing by shear-induced turbulence in stably stratified free shear layers for flows with bulk Richardson numbers in the range $0. 12\leq R{i}_{0} \leq 0. 2$ and Reynolds number $Re= 6000$ . We show that mixing efficiency depends non-monotonically upon $R{i}_{0} $ , peaking in the range 0.14–0.16, which coincides closely with the range in which both the buoyancy flux and the dissipation rate are maximum. By detailed analyses of the energetics of flow evolution and the underlying dynamics, we show that the existence of high mixing efficiency in the range $0. 14\lt R{i}_{0} \lt 0. 16$ is due to the emergence of a large number of small-scale instabilities which do not exist at lower Richardson numbers and are stabilized at high Richardson numbers. As discussed in Mashayek & Peltier ( J. Fluid Mech. , vol. 725, 2013, pp. 216–261), the existence of such a well-populated ‘zoo’ of secondary instabilities at intermediate Richardson numbers and the subsequent high mixing efficiency is realized only if the Reynolds number is higher than a critical value which is generally higher than that achievable in laboratory settings, as well as that which was achieved in the majority of previous numerical studies of shear-induced stratified turbulence. We furthermore show that the primary assumptions upon which the widely employed Osborn ( J. Phys. Oceanogr. vol. 10, 1980, pp. 83–89) formula is based, as well as its counterparts and derivatives, which relate buoyancy flux to dissipation rate through a (constant) flux coefficient ( $\Gamma $ ), fail at higher Richardson numbers provided that the Reynolds number is sufficiently high. Specifically, we show that the assumptions of fully developed, stationary, and isotropic turbulence all break down at high Richardson numbers. We show that the breakdown of these assumptions occurs most prominently at Richardson numbers above that corresponding to the maximum mixing efficiency, a fact that highlights the importance of the non-monotonicity of the dependence of mixing efficiency upon Richardson number, which we establish to be characteristic of stratified shear-induced turbulence. At high $R{i}_{0} $ , the lifecycle of the turbulence is composed of a rapidly growing phase followed by a phase of rapid decay. Throughout the lifecycle, there is considerable exchange of energy between the small-scale turbulence and larger coherent structures which survive the various stages of flow evolution. Since shear instability is one of the most prominent mechanisms for turbulent dissipation of energy at scales below hundreds of metres and at various depths of the ocean, our results have important implications for the inference of turbulent diffusivities on the basis of microstructure measurements in the oceanic environment.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,641
Score d'incertitude au seuil0,572

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,011
Tête enseignante GPT0,221
Écart entre enseignants0,210 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle