Lifetimes of metastable windy states in two-dimensional Rayleigh–Bénard convection with stress-free boundaries
Notice bibliographique
Résumé
Two-dimensional horizontally periodic Rayleigh–Bénard convection between stress-free boundaries displays two distinct types of states, depending on the initial conditions. Roll states are composed of pairs of counter-rotating convection rolls. Windy states are dominated by strong horizontal wind (also called zonal flow) that is vertically sheared, precludes convection rolls and suppresses heat transport. Windy states occur only when the Rayleigh number $Ra$ is sufficiently above the onset of convection. At intermediate $Ra$ values, windy states can be induced by suitable initial conditions, but they undergo a transition to roll states after finite lifetimes. At larger $Ra$ values, where windy states have been observed for the full duration of simulations, it is unknown whether they represent chaotic attractors or only metastable states that would eventually undergo a transition to roll states. We study this question using direct numerical simulations of a fluid with a Prandtl number of 10 in a layer whose horizontal period is eight times its height. At each of seven $Ra$ values between $9\times 10^6$ and $2.25\times 10^7$ we have carried out 200 or more simulations, all from initial conditions leading to windy convection with finite lifetimes. The lifetime statistics at each $Ra$ indicate a memoryless process with survival probability decreasing exponentially in time. The mean lifetimes grow with $Ra$ approximately as $Ra^4$ . This analysis provides no $Ra$ value at which windy convection becomes stable; it might remain metastable at larger $Ra$ with extremely long lifetimes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».