Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Ewolucja konstrukcji klatek schodowych w konwekcji dyfuzyjnej

6.4K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/58316

⸱

5 września 2018

 ,  ,  , 
1State Key Laboratory of Tropical Oceanography, South China Sea Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences

W tym artykule

Podsumowanie

Konwekcja dyfuzyjna (DC) występuje powszechnie w naturalnych procesach i zastosowaniach inżynieryjnych, charakteryzując się szeregiem schodów z jednorodnymi warstwami konwekcji i warstwowymi interfejsami. Opisano procedurę eksperymentalną mającą na celu symulację procesu ewolucji struktury schodów prądu stałego, w tym powstawania, rozwoju i zaniku, w prostokątnym zbiorniku.

Streszczenie

Konwekcja dyfuzyjna (DC) występuje, gdy pionowa gęstość warstwowa jest kontrolowana przez dwa przeciwstawne gradienty skalarne, które mają wyraźnie różne dyfuzyjności molekularne, a większe i mniejsze gradienty skalarne dyfuzyjności mają odpowiednio ujemny i dodatni wpływ na rozkład gęstości. DC występuje w wielu procesach naturalnych i zastosowaniach inżynieryjnych, na przykład w oceanografii, astrofizyce i metalurgii. W oceanach jedną z najbardziej niezwykłych cech prądu stałego jest to, że pionowe profile temperatury i zasolenia są strukturą przypominającą schody, składającą się z następujących po sobie stopni z grubymi jednorodnymi warstwami konwekcji oraz stosunkowo cienkimi i wysokogradientowymi interfejsami. Schody DC zostały zaobserwowane w wielu oceanach, zwłaszcza w Oceanie Arktycznym i Antarktyce, i odgrywają ważną rolę w cyrkulacji oceanicznej i zmianach klimatycznych. Na Oceanie Arktycznym w górnych i głębokich oceanach znajdują się ogólnobasenowe i trwałe schody prądu stałego. Proces prądu stałego ma istotny wpływ na mieszanie się diapiknów w górnym oceanie i może znacząco wpływać na topnienie lodu powierzchniowego. W porównaniu z ograniczeniami obserwacji terenowych, eksperyment laboratoryjny pokazuje swoją unikalną zaletę w skutecznym badaniu procesów dynamicznych i termodynamicznych w prądzie stałym, ponieważ warunki brzegowe i kontrolowane parametry można ściśle regulować. W tym miejscu opisano szczegółowy protokół symulujący proces ewolucji struktury schodów prądu stałego, w tym jej powstawanie, rozwój i zanikanie, w prostokątnym zbiorniku wypełnionym warstwową wodą solankową. Szczegółowo opisano konfigurację eksperymentalną, proces ewolucji, analizę danych i dyskusję na temat wyników.

Wprowadzenie

Konwekcja podwójnej dyfuzji (DDC) jest jednym z najważniejszych procesów mieszania pionowego. Występuje, gdy pionowy rozkład gęstości warstwowego słupa wody jest kontrolowany przez dwa lub więcej gradientów składowych skalarnych o przeciwnych kierunkach, gdzie składniki mają wyraźnie różne dyfuzyjności molekularne1. Powszechnie występuje w oceanografii2, atmosphere3, geology4, astrophysics5, material science6, metalurgii7, oraz inżynierii architektonicznej8. DDC jest obecny w prawie połowie globalnego oceanu i ma istotny wpływ na wieloskalowe procesy oceaniczne, a nawet zmiany klimatyczne9.

Istnieją dwa podstawowe tryby dla DDC: palec solny (SF) i konwekcja dyfuzyjna (DC). SF występuje, gdy ciepła, słona masa wody nakłada się na chłodniejszą, świeższą wodę w środowisku warstwowym. Kiedy ciepła i słona woda znajdzie się poniżej zimnej i słodkiej wody, utworzy się prąd stały. Niezwykłą cechą DC jest to, że pionowe profile temperatury, zasolenia i gęstości przypominają schody, składają się z naprzemiennych jednorodnych warstw konwekcyjnych i cienkich, silnie uwarstwionych granic. DC występuje głównie w oceanach na dużych szerokościach geograficznych i niektórych wewnętrznych słonych jeziorach, takich jak Ocean Arktyczny i Antarktyczny, Morze Ochockie, Morze Czerwone i Afrykańskie Jezioro Kiwu10. Na Oceanie Arktycznym w górnych i głębokich oceanach znajdują się ogólnobasenowe i trwałe schody DC11,12. Ma on istotny wpływ na mieszanie się diapiknów w górnym oceanie i może znacząco wpływać na topnienie lodu, co ostatnio budzi coraz większe zainteresowanie w społeczności oceanograficznej13.

Struktura schodów DC została po raz pierwszy odkryta na Oceanie Arktycznym w 1969 roku14. Następnie Padman & Dillon15, Timmermans et al. 11, Sirevaag & Fer16, Zhou & Lu12, Guthrie et al. 17, Bebieva & Timmermans18, oraz Shibley et al. 19 zmierzył klatki schodowe DC w różnych basenach Oceanu Arktycznego, w tym pionowe i poziome skale warstwy konwekcyjnej i interfejsu, głębokość i całkowitą grubość schodów, pionowy transfer ciepła, procesy DC w mezoskalowych wirach oraz czasowe i przestrzenne zmiany konstrukcji schodów. Schmid i wsp. 20 oraz Sommer et al.21 obserwował klatki schodowe DC za pomocą profilera mikrostruktury w jeziorze Kivu. Przedstawili oni główne cechy struktury i strumienie ciepła prądu stałego oraz porównali zmierzone strumienie ciepła z istniejącym wzorem parametrycznym. Wraz z poprawą szybkości przetwarzania komputerowego, symulacje numeryczne prądu stałego zostały ostatnio wykonane, na przykład w celu zbadania struktury i niestabilności interfejsu, wymiany ciepła przez interfejs, zdarzenia łączenia warstw i tak dalej22,23,24.

Obserwacja terenowa znacznie poszerzyła zrozumienie oceanicznego DC dla oceanografów, ale pomiar jest mocno ograniczony przez nieokreślone środowiska i instrumenty przepływu oceanicznego. Na przykład, interfejs DC ma bardzo małą skalę pionową, cieńszą niż 0,1 m w niektórych jeziorach i oceanach25 i potrzebne są specjalne instrumenty o wysokiej rozdzielczości. Eksperyment laboratoryjny pokazuje swoje unikalne zalety w badaniu podstawowych dynamicznych i termodynamicznych praw prądu stałego. Dzięki eksperymentowi laboratoryjnemu można obserwować ewolucję schodów DC, mierzyć temperaturę i zasolenie oraz proponować pewne parametryzacje dla zastosowań oceanicznych26,27. Ponadto w eksperymencie laboratoryjnym kontrolowane parametry i warunki można łatwo dostosować w razie potrzeby. Na przykład Turner po raz pierwszy przeprowadził symulację schodów DC w laboratorium w 1965 roku i zaproponował parametryzację wymiany ciepła przez interfejs dyfuzyjny, która była często aktualizowana i szeroko stosowana w obserwacjach oceanicznych in situ28.

W tym artykule opisano szczegółowy protokół eksperymentalny, który symuluje proces ewolucji schodów DC, w tym powstawanie, rozwój i zanikanie w warstwowej solanki ogrzewanej od dołu. Temperatura i zasolenie są mierzone za pomocą przyrządu w skali mikro, a schody DC są monitorowane techniką wykresu cienia. Szczegółowo opisano konfigurację eksperymentalną, proces ewolucji, analizę danych i dyskusję na temat wyników. Zmieniając warunki początkowe i brzegowe, obecna konfiguracja i metoda eksperymentalna mogą być wykorzystane do symulacji innych zjawisk oceanicznych, takich jak oceaniczna konwekcja pozioma, głębokowodne erupcje hydrotermalne, pogłębianie powierzchni warstwy mieszanej, wpływ podmorskiej geotermii na cyrkulację oceaniczną i tak dalej.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

1. Zbiornik roboczy

Uwaga: Eksperyment przeprowadzono w zbiorniku o przekroju prostokątnym. Zbiornik składa się z płyt górnej i dolnej oraz ścianki bocznej. Płyty górna i dolna wykonane są z miedzi z powierzchniami galwanicznymi. W płycie górnej znajduje się komora wodna. W płycie dolnej umieszczono elektryczną matę grzewczą. Ścianka boczna wykonana jest z przezroczystego pleksiglasu. Wymiary zbiornika to Lx = 257 mm (długość), Ly = 65 mm (szerokość) oraz Lz = 257 mm (wysokość). Grubość ścianki bocznej wynosi 9,5 mm.

  1. Starannie wyczyść miedziane płyty oraz pleksiglasowe ścianki boczne wodą destylowaną.
  2. Zmontuj zbiornik za pomocą śrub, aby zapewnić jego szczelność.
  3. Ustaw stalową ramę wsporczą (wysokość 150 mm) na stole optycznym i zamocuj zbiornik nad ramą, przekładając pomiędzy nimi płytę termoizolacyjną, która ogranicza ucieczkę ciepła ze zbiornika roboczego do stołu.
  4. W każdej płycie umieść trzy termistory (stabilność temperatury 0,01 °C) i podłącz je do cyfrowego multimetru. Należy pamiętać, że termistory te służą do monitorowania temperatury płyt górnej i dolnej.
  5. Umieść mikropróbnik przewodności i temperatury (MSCTI) wewnątrz zbiornika i podłącz go do wielofunkcyjnego systemu akwizycji danych (MDA). Zamocuj MSCTI do zmotoryzowanego precyzyjnego stołu przesuwnego (MPTS).
    Uwaga: MSCTI może być przesuwany w górę i w dół za pomocą ruchu pionowego, co pozwala na uzyskanie profili temperatury i zasolenia czynnika roboczego. W tym przypadku MSCTI posiada stabilność temperatury 0,01 °C i stabilność zasolenia 1%. MPTS posiada dokładność pozycjonowania 0,05 mm.
  6. W odpowiednich programach sterujących cyfrowym multimetrem oraz wielofunkcyjnym systemem akwizycji danych ustaw parametry, takie jak częstotliwości próbkowania, kanały akwizycji danych i ścieżki zapisu. Tutaj ustaw częstotliwości próbkowania cyfrowego multimetru i systemu akwizycji danych odpowiednio na 1,0 i 128 Hz.
  7. W programowaniu sterującym MPTS ustaw parametry ruchu MSCTI, w tym pozycję początkową, pozycje najniższą i najwyższą, prędkość przesuwania oraz przyspieszenie. Tutaj ustaw prędkość przesuwania na 1 mm/s, przyspieszenie na 0,5 mm/s2, a pozycje najniższą i najwyższą na odpowiednio 20 i 220 mm powyżej płyty dolnej. Skutkuje to okresem pracy MPTS wynoszącym 404 s dla jednego pomiaru w cyklu góra-dół. Ustaw pozycję początkową MSCTI w pozycji najniższej.
  8. Utrzymuj temperaturę w pomieszczeniu na stałym poziomie około 24 °C za pomocą dwóch mocnych klimatyzatorów (moc robocza 30 W).

2. Aparatura optyczna

Uwaga: W trakcie eksperymentu ewolucja schodka DC będzie monitorowana przy użyciu techniki shadowgraph, realizowanej zgodnie z poniższymi procedurami

  1. Przymocuj arkusz papieru kalkowego (25,7 cm x 25,7 cm) do zewnętrznej ścianki zbiornika.
  2. W jako źródła światła zastosuj lampę LED z wąską wiązką. Umieść źródło światła w odległości około 5 m od przeciwległej strony zbiornika, aby uzyskać niemal kolimowane światło. Należy zauważyć, że podczas eksperymentu struktura warstwowa płynu DC jest widoczna na papierze kalkowym ze względu na zmianę gęstości płynu (odpowiadającą zmianie współczynnika załamania światła).
  3. Ustaw kamerę wysokich prędkości po tej samej stronie co papier kalkowy. Kamera powinna znajdować się w odległości około 1 m od zbiornika, aby można było zarejestrować struktury warstwowe w pełnej skali zbiornika.
  4. Ustaw częstotliwość próbkowania kamery. Należy pamiętać, że częstotliwość próbkowania powinna być odpowiednia do uchwycenia szczegółów ewolucji schodkowej. W tym przypadku częstotliwość próbkowania kamery wynosi 25 Hz.
  5. Włącz lampę oraz kamerę i lekko skoryguj ich położenie oraz odległość, aby upewnić się, że kamera rejestruje wyraźne obrazy.

3. Ciecz robocza

  1. Przygotować wodę słoną i świeżą w dwóch zbiornikach.
    1. Połącz dwa identyczne zbiorniki prostokątne (zbiornik A i zbiornik B) za pomocą elastycznej rurki (o długości 10 cm, średnicy wewnętrznej 6 mm i średnicy zewnętrznej 10 mm), mocując ją do dna każdego ze zbiorników.
    2. Napełnij zbiornik A wodą zasoloną, której stężenie masowe soli (tj. zasolenie) wynosi w tym przykładzie 60 g/kg.
    3. Napełnić zbiornik B równą objętością odgazowanej świeżej wody i użyć elektrycznego mieszadła magnetycznego do ciągłego homogenizowania cieczy.
    4. Utrzymaj początkową temperaturę cieczy w obu zbiornikach na poziomie temperatury pokojowej (24 °C).
  2. Ustanów liniową stratyfikację gęstości w zbiorniku roboczym.
    1. Zastosować metodę dwuzbiornikową29 w celu ustanowienia początkowej liniowej stratyfikacji słonej wody w zbiorniku roboczym.
    2. Ustaw zbiornik A i B na tej samej wysokości, która powinna być o 30 cm wyższa niż zbiornik roboczy. Połącz zbiornik B i zbiornik roboczy za pomocą innego elastycznego wężyka (o długości 50 cm, średnicy wewnętrznej 2 mm i średnicy zewnętrznej 5 mm) w ich dolnych częściach. Dzięki różnicy ciśnienia cieczy w tych dwóch zbiornikach, ciecz ze zbiornika B może być powoli wstrzykiwana do zbiornika roboczego.
    3. Kontroluj prędkość przepływu za pomocą pompy perystaltycznej z prędkością 0,45 ml/s. Należy pamiętać, że całkowity czas napełniania zbiornika roboczego wodą wynosi około 3 h. Oblicz zasolenie na dnie zbiornika roboczego na podstawie29
      Równanie chemiczne: SB = SA(V/2V₀); wzór na stężenie; bilans reakcji.              (1)
      gdzie SA, V i V0 odpowiadają odpowiednio zasoleniu zbiornika A, końcowej objętości cieczy w zbiorniku roboczym oraz początkowej objętości cieczy w zbiorniku A (lub B). Wykorzystując zasolenie na dnie SB a świeża woda na górze, częstotliwość wyporności początkowego uwarstwienia N0 jest
      Wzór na częstotliwość wyporności z członami grawitacyjnymi i gradientem gęstości w równaniu termodynamicznym.              (2)
      gdzie g jest przyspieszeniem grawitacyjnym, ρ0 jest gęstością odniesienia, a β jest współczynnikiem skurczu zasolenia. Należy zwrócić uwagę na N0 w tym przykładzie wynosi 1,14 rad/s.

4. Przeprowadzenie eksperymentu

  1. Zdefiniuj warunki brzegowe dla zbiornika roboczego.
    1. Podłącz komorę wodną górnej płyty do chłodzenia cyrkulacyjnego za pomocą ośmiu równomiernie rozmieszczonych miękkich plastikowych wężyków (o długości 150 cm, średnicy wewnętrznej 10 mm i średnicy zewnętrznej 15 mm). Należy pamiętać, że temperatura górnej płyty zależy od temperatury urządzenia do chłodzenia cyrkulacyjnego. Ustaw temperaturę górnej płyty tak, aby była ona równa temperaturze pokojowej (24 °C).
    2. Podłącz elektryczną płytkę grzejną znajdującą się wewnątrz dolnej płyty do zasilacza prądu stałego. Należy pamiętać, że podczas tego eksperymentu do czynnika roboczego dostarczany jest stały strumień ciepła, który oblicza się jako
      Równanie mechaniki płynów, \( F_h = \frac{U^2}{RA} \), ilustracja wzoru.              (3)
      gdzie U, R i A oznaczają odpowiednio przyłożone napięcie, opór elektryczny i powierzchnię czynną elektrycznej maty grzejnej. W niniejszym przykładzie opór i powierzchnia czynna wynoszą odpowiednio 4,12 Ω oraz 1,89×10-2 m2Ustaw dostarczone napięcie na 60 V, aby całkowity strumień ciepła Fh wynosi 4317 W/m2.
  2. Włącz kamcorder, aby zarejestrować wzorzec przepływu.
  3. Włącz cyfrowy multimetr oraz wielofunkcyjny system akwizycji danych, aby monitorować temperaturę płyt górnej i dolnej oraz temperaturę i zasolenie cieczy za pomocą urządzenia MSCTI.
  4. Włącz MPTS, aby przesuwać MSCTI w górę i w dół w celu uzyskania odpowiednich profili temperatury i zasolenia czynnika roboczego.
  5. Włącz chłodzący cyrkulator oraz zasilacz prądu stałego, aby uzyskać górne i dolne warunki brzegowe cieczy roboczej.
    Uwaga: Należy pamiętać, że w całym przebiegu eksperymentu wystąpi generowanie, rozwój, łączenie się i zanikanie schodków prądu stałego (DC), a cały proces potrwa około 5 godzin. Po zaniku wszystkich schodków DC należy kolejno wyłączyć zasilacz prądu stałego, chłodnicę cyrkulacyjną, MPTS, cyfrowy multimetr, wielofunkcyjny system akwizycji danych oraz kamerę wideo.

5. Przetwarzanie danych

  1. Obraz shadowgraficzny
    1. Użyj programu Matlab, aby przekonwertować nagranie wideo z kamery na następujące po sobie obrazy do dalszej analizy. Przetwórz obrazy tak, aby uwydatnić wzorzec przepływu wewnątrz zbiornika. Przyjmij intensywność cyfrowego obrazu jako I(x, z), gdzie (x, z) oznacza współrzędne poziome i pionowe z początkiem układu w lewym dolnym rogu obrazu. Należy zauważyć, że I(x, z) zmienia się w zakresie (0, 1) przy 256 poziomach szarości. Znormalizuj każdy obraz za pomocą obrazu tła jako30
      Równanie do analizy natężenia światła, wykazujące stosunek natężeń; istotne dla eksperymentów optycznych.              (4)
      gdzie Równanie funkcji natężenia I(x, z); powiązane z analizą optyczną lub badaniem rozkładu przestrzennego. jest to średnia intensywność obrazu z 10 zdjęć wykonanych przed zastosowaniem chłodzenia i ogrzewania, Wzór równowagi statycznej, \(I(x, z)\); równanie do analizy mechanicznej; zastosowanie w badaniach naukowych. oznacza natężenie ith obrazu. W ten sposób można usunąć stałe defekty obrazów. Aby zbadać ewolucję czasową wzorca DC, każdy obraz można przekształcić w pojedynczy pionowy profil fluktuacji intensywności, Równanie równowagi statycznej δI(z) w formule matematycznej., poprzez obliczenie fluktuacji intensywności obrazu (t.j., wartość skuteczna intensywności) wzdłuż kierunku poziomego Równanie równowagi statycznej δI(z) w postaci wzoru matematycznego.Narysuj profile fluktuacji intensywności Równanie równowagi statycznej δI(z) w formule matematycznej. kolejnych obrazów wraz z upływem czasu, aby pokazać ewolucję schodków prądu stałego (DC).
  2. Profile temperatury i zasolenia
    1. Należy zauważyć, że w tym doświadczeniu pionowe profile temperatury i zasolenia czynnika roboczego są mierzone przez poruszający się w górę i w dół MSCTI. Oblicz wysokość czasową, h(t), urządzenia MSCTI, przyjmując średnią prędkość ruchu w, czas t oraz czas początkowy t0.0 (odpowiadająca najniższej pozycji), najniższa pozycja hL or najwyższa pozycja hH, jako
      Wzór analizy rozdzielczości czasowej: (t-t₀)/tₚ = n+δ; równanie dla zdarzeń sekwencyjnych, schemat.              (5)
      gdzie Równanie równowagi statycznej tₚ=(hₕ−hₗ)/w, wzór do obliczania stabilności statycznej. jeśli okres przemieszczania MSCTI przebiega od najniższej (najwyższej) do najwyższej (najniższej) pozycji, a n i δ są odpowiednio częścią całkowitą i ułamkową. Następnie oblicz wysokość czasową h(t) jako
      Równania transformaty falkowej; formuła h(t); proces matematyczny; przetwarzanie sygnałów.              (6)
      Zauważmy, że w równaniu (6), jeśli n jest liczbą parzystą, MSCTI przemieszcza się w górę; w przeciwnym razie MSCTI przemieszcza się w dół. Należy wykreślić szeregi czasowe temperatury T(t) i zasolenia S(t) w funkcji wysokości h(t), aby otrzymać pionowe profile temperatury i zasolenia.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Rycina 1 przedstawia schemat układu eksperymentalnego. Jego komponenty zostały opisane w protokole. Główne części pokazano na Rycinnie 1a, a szczegółowy widok zbiornika roboczego na Rycinnie 1b. Rycina 2 przedstawia zmiany temperatury na płytce dolnej (Tb, krzywa czerwona) i górnej (Tt, krzywa czarna). Wskazano, że początkowo temperatury obu płytek są niemal identyczne z temperatur...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

W niniejszej pracy opisano szczegółowy protokół eksperymentalny służący do symulacji termohalinicznych struktur schodkowych typu DC (double-diffusive convection) w zbiorniku prostokątnym. Początkowe liniowe rozwarstwienie gęstości czynnika roboczego uzyskano metodą dwóch zbiorników. Górna płyta była utrzymywana w stałej temperaturze, natomiast dolna przy stałym strumieniu ciepła. Cały proces ewolucji schodków DC, obejmujący ich powstawanie, rozwój, łączenie się i zanikanie, został zwizualizowany za pomocą techniki shadow...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

Ta praca była wspierana przez chińskie granty NSF (41706033, 91752108 i 41476167), granty Grangdong NSF (2017A030313242 i 2016A030311042) oraz granty LTO (LTOZZ1801).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
prostokątnyCzęść wykonana na zamówienie
PleksiglasCzęść wykonana na zamówienie
Elektryczna poduszkaCzęść wykonana na zamówienie
WodaWielu dostawców
Stół optycznyLiansheng Inc.Termiostory MRT-P / B
Część wykonana na zamówienie
Model 125
Wielofunkcyjna akwizycja danych (MDA)MCC. Inc.USB-2048
Zmotoryzowany etap precyzyjnego tłumaczenia (MPTS)Thorlabs Inc.LTS300
KalkaWielu dostawców Lampa
Wielu dostawców
KameraSony Inc.XDR-XR550
Odgazowana słodka wodaCzęść wykonana na zamówienie
WodaCzęść wykonana na zamówienie
Elastyczna ruraWielu dostawców
Elektryczne mieszadło magnetyczne Meiyingpu Inc.MYP2011-100
Pompa perystaltycznaZhisun Inc.DDBT-201
Chłodnicza pompa cyrkulacyjnaPolyscience Inc.Model 9702
Plastikowa miękka rurkaWielu dostawców
Zasilacz prądu stałegoGE Inc.GPS-3030
MatlabMathWorks Inc.Czynnik chłodniczy R2012a
Zbiornik grzewcza destylowana Multimetr cyfrowy Keithley Inc Model 2700 Przyrząd do pomiaru przewodności i temperatury w mikroskali (MSCTI) PME. Inc. kreślarska LED solankowa

Bibliografia

  1. Turner, J. S. Buoyancy Effects in Fluids. , Cambridge Univ. Press, N. Y. 367(1973).
  2. Schmitt, R. W. Double diffusion in oceanography. Annual Review of Fluid Mechanics. 26, 255-285 (1994).
  3. Turner, J. S., Gustafson, L. B. Fluid motions and compositional gradients produced by crystallization or melting at vertical boundaries. Journal of Volcanology and Geothermal Research. 11, 9S125(1981).
  4. Robb, L. Introduction to Ore-forming Processes. , Blackwell Publishing. 373(2004).
  5. Chabrier, G., Baraffe, I. Heat transport in giant (exo)planets: a new perspective. The Astrophysical Journal Letters. 661, 81-84 (2007).
  6. Langlois, W. E. Buoyancy-driven flows in crystal-growth melts. Annual Review of Fluid Mechanics. 17, 191(1985).
  7. Chen, C. -F., Johnson, D. H. Double-diffusive convection: A report on an engineering foundation conference. Journal of Fluid Mechanics. 138, 405-416 (1984).
  8. Griffiths, R. W. Layered double-diffusive convection in porous media. Journal of Fluid Mechanics. 102, 221-248 (1981).
  9. You, Y. Z. A global ocean climatological atlas of the Turner angle: implications for double-diffusion and water-mass structure. Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 49, 2075-2093 (2002).
  10. Kelley, D. E., Fernando, H. J. S., Gargett, A. E., Tanny, J., Ozsoy, E. The diffusive regime of double diffusive convection. Progress in Oceanography. 56, 461-481 (2003).
  11. Timmermans, M. L., Toole, J., Krishfield, R., Winsor, P. Ice-Tethered Profiler observations of the double-diffusive staircase in the Canada Basin thermocline. Journal of Geophysical Research: Oceans. 113, 1-10 (2008).
  12. Zhou, S. Q., Lu, Y. Z. Characterization of double diffusive convection steps and heat budget in the deep Arctic Ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans. 118 (12), 6672-6686 (2013).
  13. Turner, J. S. The melting of ice in the arctic ocean: The influence of double-diffusive transport of heat from below. Journal of Physical Oceanography. 40, 249-256 (2010).
  14. Neal, V. T., Neshyba, S., Denner, W. Thermal stratification in the Arctic Ocean. Science. 166 (3903), 373-374 (1969).
  15. Padman, L., Dillon, T. M. Vertical heat fluxes through the Beaufort Sea thermohaline staircase. Journal of Geophysical Research: Oceans. 92 (C10), 10799-10806 (1987).
  16. Sirevaag, A., Fer, I. Vertical heat transfer in the Arctic Ocean: The role of double-diffusive mixing. Journal of Geophysical Research: Oceans. 117 (C7), (2012).
  17. Guthrie, J. D., Fer, I., Morison, J. Observational validation of the diffusive convection flux laws in the Amundsen Basin, Arctic Ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans. 120 (12), 7880-7896 (2015).
  18. Bebieva, Y., Timmermans, M. L. An examination of double-diffusive processes in a mesoscale eddy in the Arctic Ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans. 121 (1), 457-475 (2016).
  19. Shibley, N. C., Timmermans, M. L., Carpenter, J. R., Toole, J. M. Spatial variability of the Arctic Ocean's double-diffusive staircase. Journal of Geophysical Research: Oceans. 122 (2), 980-994 (2017).
  20. Schmid, M., Busbridge, M. Double-diffusive convection in Lake Kivu. Limnology and Oceanography. 55 (1), 225-238 (2010).
  21. Sommer, T., et al. Interface structure and flux laws in a natural double-diffusive layering. Journal of Geophysical Research: Oceans. 118 (11), 6092-6106 (2013).
  22. Carpenter, J. R., Sommer, T., Wüest, A. Simulations of a double-diffusive interface in the diffusive convection regime. Journal of Fluid Mechanics. 711, 411-436 (2012).
  23. Flanagan, J. D., Lefler, A. S., Radko, T. Heat transport through diffusive interfaces. Geophysical Research Letters. 40 (10), 2466-2470 (2013).
  24. Radko, T., Flanagan, J. D., Stellmach, S., Timmermans, M. L. Double-diffusive recipes. Part II: Layer-merging events. Journal of Physical Oceanography. 44 (5), 1285-1305 (2014).
  25. Scheifele, B., Pawlowicz, R., Sommer, T., Wüest, A. Double diffusion in saline Powell Lake, British Columbia. Journal of Physical Oceanography. 44 (11), 2893-2908 (2014).
  26. Guo, S. X., Zhou, S. Q., Qu, L., Lu, Y. Z. Laboratory experiments on diffusive convection layer thickness and its oceanographic implications. Journal of Geophysical Research: Oceans. 121 (10), 7517-7529 (2016).
  27. Guo, S. X., Cen, X. R., Zhou, S. Q. New parametrization for heat transport through diffusive convection interface. Journal of Geophysical Research: Oceans. 123 (2), 1327-1338 (2018).
  28. Turner, J. S. The coupled turbulent transports of salt and heat across a sharp density interface. International Journal of Heat and Mass Transfer. 8 (5), 759-767 (1965).
  29. Hill, D. F. General density gradients in general domains: the "two-tank" method revisited. Experiments in Fluids. 32 (4), 434-440 (2002).
  30. Zhou, S. Q., Ahlers, G. Spatiotemporal chaos in electroconvection of a homeotropically aligned nematic liquid crystal. Physical Review E. 74 (4), 046212(2006).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Struktura schodkowatechnika cieniowaniaczujnik przewodności i temperaturyprecyzyjny stół translacyjnystratyfikowana woda solnarozwój generowania warstwprofil temperatury i zasoleniasymulacja cyrkulacji oceanicznejkonfiguracja zbiornika eksperymentalnego
Ewolucja konstrukcji klatek schodowych w konwekcji dyfuzyjnej
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.