شبیه سازی عددی تولید امواج گرانی درونی با واداشت شناوری روی سطح شیب دار در محیط چینه بندی شده یکنواخت محدود

مقاله حاضر مطالعه ای بر انتشار قائم میدان امواج گردانی درونی از چشمه ایستا در محیط چینه بندی و با اعمال جمله واداشتی به معادله شناوری است و شبیه سازی عددی امواج درونی و نحوه تولید و انتشار آنها روی یک سح شیب دار در یک محیط چینه بندی شده یکنواخت مورد بررسی قرار می گیرد. برای شبیه سازی از معادلات ناویر- استوکس همراه با تقریب بوزینسک و معادلات پایستگی جرم و شناوری در دو بعد استفاده می شود. برای بیان معادلات از متغیرهای پیش یابی تاوایی و پرشدگی چگالی و متغیر فرایابی تابع جریان استفاده می شود. برای گسسته سازی مکانی معادلات از روش تفاضل محدود مرکزی مرتبه دوم استفاده شده است. همچنین گسسته سازی زمانی معادلات با به کارگیری روش سه ترازه لیپ فراگ همراه با پایه زمانی روبرت- آسلین به انجام می رسد. هندسه مورد استفاده، ناحیه ای بسته و ذوزنقه ای شکل است. شرایط مری مورد استفاده در این مدل در افق مرزها به صورت صلب (بدون نفوذ) و در راستای قائم یعنی مرز بالا و پایین، لغزش آزاد در نظر گرفته می شود. شرایط اولیه مسئله برای متغیرها در زمان شروع با توجه به عدم وجود حرکت، صفر منظور می شود. ساختار میدانی این امواج از نظر سرعت و چگالی توسط همانندسازی عددی بررسی شده است. با شروع واداشت شناوری امواج درونی ایجاد می شوند به طوری که انرژی در آنها به طرف بالا (جهت سرعت گروه) منتشر می شود. به عنوان نمونه ای از نتایج به دست آمده، مقایسه کیفی نتایج مربوط شبیه سازی عددی حاضر و نتیجه آزمایشگاهی موجود برای مولفه افقی سرعت شاره در یک نقطه از سطح شیب دار و پس از حدود ده دوره تناوب نشان داده می شود. مشاهده می شود که دو شبیه سازی عددی و آزمایشگاهی ساختار برشی شاره در راستای قائم پس از گدش زمان طولانی مشابه نشان می دهند.

کلیدواژه ها:

امواج گرانی درونی ، شبیه سازی عددی ، محیط چینه بندی شده ، سطح شیب دار ، ساختار برشی