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Enregistrement W4392710965 · doi:10.1017/jfm.2024.110

Prandtl number effects on extreme mixing events in forced stratified turbulence

2024· article· en· W4392710965 sur OpenAlexaff
Nicolaos Petropoulos, Miles M. P. Couchman, Ali Mashayek, Stephen M. de Bruyn Kops, C. P. Caulfield

Notice bibliographique

RevueJournal of Fluid Mechanics · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueOceanographic and Atmospheric Processes
Établissements canadiensYork University
Organismes subventionnairesOffice of Naval ResearchHORIZON EUROPE European Innovation CouncilOffice of Science
Mots-clésFroude numberPrandtl numberTurbulenceBuoyancyReynolds numberPhysicsStratified flowsRichardson numberMechanicsTurbulent Prandtl numberKolmogorov microscalesTurbulence kinetic energyMixing (physics)Stratified flowThermodynamicsConvectionNusselt numberK-omega turbulence modelFlow (mathematics)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Relatively strongly stratified turbulent flows tend to self-organise into a ‘layered anisotropic stratified turbulence’ (LAST) regime, characterised by relatively deep and well-mixed density ‘layers’ separated by relatively thin ‘interfaces’ of enhanced density gradient. Understanding the associated mixing dynamics is a central problem in geophysical fluid dynamics. It is challenging to study LAST mixing, as it is associated with Reynolds numbers $Re := UL/\nu \gg 1$ and Froude numbers $Fr :=(2{\rm \pi} U)/(L N) \ll 1$ ( $U$ and $L$ being characteristic velocity and length scales, $\nu$ the kinematic viscosity and $N$ the buoyancy frequency). Since a sufficiently large dynamic range (largely) unaffected by stratification and viscosity is required, it is also necessary for the buoyancy Reynolds number $Re_{b} := \epsilon /(\nu N^{2}) \gg 1$ , where $\epsilon$ is the (appropriately volume-averaged) turbulent kinetic energy dissipation rate. This requirement is exacerbated for oceanically relevant flows, as the Prandtl number $Pr := \nu /\kappa = {O}(10)$ in thermally stratified water (where $\kappa$ is the thermal diffusivity), thus leading (potentially) to even finer density field structures. We report here on four forced fully resolved direct numerical simulations of stratified turbulence at various Froude ( $Fr=0.5, 2$ ) and Prandtl ( $Pr=1, 7$ ) numbers forced so that $Re_{b}=50$ , with resolutions up to $30\,240 \times 30\,240 \times 3780$ . We find that, as $Pr$ increases, emergent ‘interfaces’ become finer and their contribution to bulk mixing characteristics decreases at the expense of the small-scale density structures populating the well-mixed ‘layers’. However, extreme mixing events (as quantified by significantly elevated local destruction rates of buoyancy variance $\chi _0$ ) are always preferentially found in the (statically stable) interfaces, irrespective of the value of $Pr$ .

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.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,010
Score d'incertitude au seuil0,020

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,014
Tête enseignante GPT0,226
Écart entre enseignants0,212 · 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

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations9
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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