Artykuł metodologiczny

Ewolucja konstrukcji klatek schodowych w konwekcji dyfuzyjnej

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

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Działający czołg

Uwaga: Eksperyment jest przeprowadzany w prostokątnym zbiorniku. Zbiornik składa się z płyty górnej i dolnej oraz ściany bocznej. Górna i dolna płyta wykonane są z miedzi z galwanizowanymi powierzchniami. W górnej płycie znajduje się komora wodna. W dolnej płycie włożona jest elektryczna poduszka grzewcza. Ściana boczna wykonana jest z przezroczystej pleksi. Rozmiar zbiornika to Lx = 257 mm (długość), Ly = 65 mm (szerokość) i Lz = 257 mm (wysokość). Grubość ścianki bocznej wynosi 9,5 mm.

  1. Dokładnie wyczyść miedziane płyty i ścianę boczną z pleksiglasu wodą destylowaną.
  2. Zamontuj zbiornik za pomocą, aby upewnić się, że zbiornik jest wodoszczelny.
  3. Ustaw ramę nośną ze stali nierdzewnej (wysokość 150 mm) na stole optycznym i zamocuj zbiornik nad ramą za pomocą płyty termoizolacyjnej pomiędzy nimi, która ogranicza wyciek ciepła ze zbiornika roboczego do stołu.
  4. Włóż trzy termistory (stabilność temperatury 0,01 °C) do każdej płytki i podłącz je do multimetru cyfrowego. Należy pamiętać, że te termistory służą do monitorowania temperatury górnej i dolnej płyty.
  5. Umieść przyrząd do pomiaru przewodności i temperatury w mikroskali (MSCTI) wewnątrz zbiornika i podłącz go do wielofunkcyjnego urządzenia do gromadzenia danych (MDA). Napraw MSCTI do zmotoryzowanego etapu precyzyjnego tłumaczenia (MPTS).
    Uwaga: Należy pamiętać, że MSCTI może być przesuwany w górę i w dół za pomocą ruchu pionowego, dzięki czemu uzyskane są profile temperatury i zasolenia płynu roboczego. W tym przypadku MSCTI ma stabilność temperaturową 0,01 °C i stabilność zasolenia 1%. MPTS ma dokładność pozycjonowania 0,005 mm.
  6. Ustaw parametry w odpowiednich programach multimetru cyfrowego i wielofunkcyjnej akwizycji danych, takie jak częstotliwości próbkowania, kanały akwizycji danych i ścieżki zapisu. Tutaj ustaw częstotliwości próbkowania multimetru cyfrowego i wielofunkcyjnej akwizycji danych odpowiednio na 1,0 i 128 Hz.
  7. Ustaw parametry ruchu w oprogramowaniu MPTS, w tym pozycję początkową, najniższą i najwyższą pozycję, prędkość ruchu i przyspieszenie MSCTI. W tym miejscu ustaw prędkość ruchu i przyspieszenie na 1 mm/s i 0,5 mm/s2, a najniższe i najwyższe pozycje ustaw na 20 i 220 mm nad dolną płytą. Prowadzi to do okresu MPTS wynoszącego 404 s dla pomiaru góra-dół. Ustaw początkową pozycję MSCTI w najniższej pozycji.
  8. Utrzymuj prawie stałą temperaturę w pomieszczeniu około 24 °C za pomocą dwóch klimatyzatorów o dużej mocy (moc robocza 3000 W).

2. Aparatura optyczna

Uwaga: Podczas eksperymentu, ewolucja klatki schodowej DC będzie monitorowana za pomocą techniki cieniowania, która jest spełniona za pomocą poniższych procedur

  1. Przymocuj kawałek kalki technicznej (25.7 cm x 25.7 cm) na zewnątrz zbiornika.
  2. Użyj lampy LED o wąskiej wiązce jako źródła światła. Umieść źródło światła w odległości około 5 m od drugiej strony zbiornika, tak aby można było wygenerować prawie skolimowane światło. Należy zauważyć, że podczas eksperymentu warstwowa struktura płynu DC jest oświetlona na kalce technicznej ze względu na zmianę gęstości (odpowiadającą zmianie współczynnika załamania światła) płynu.
  3. Umieść kamerę szybkoobrotową po tej samej stronie kalki kreślarskiej. Jest on oddalony od zbiornika o około 1 m, dzięki czemu można rejestrować struktury warstwowe z pełnowymiarowym zbiornikiem.
  4. Ustaw częstotliwość próbkowania kamery. Należy pamiętać, że częstotliwość próbkowania powinna być odpowiednia, aby uchwycić szczegóły ewolucji klatki schodowej. W tym przypadku częstotliwość próbkowania kamery wynosi 25 Hz.
  5. Włącz lampę i kamerę, a następnie nieznacznie dostosuj ich mikstury i odległości, aby mieć pewność, że kamera będzie mogła uchwycić wyraźne obrazy.

3. Płyn roboczy

  1. Przygotuj sól fizjologiczną i słodką wodę w dwóch zbiornikach.
    1. Połącz dwa identyczne prostokątne zbiorniki (zbiornik A i zbiornik B) za pomocą elastycznej rurki (10 cm długości, 6 mm średnicy wewnętrznej i 10 mm średnicy zewnętrznej) od dna każdego z nich.
    2. Napełnij zbiornik A wodą z solą fizjologiczną, jego stężenie masowe soli (tj. zasolenie) wynosi w tym przykładzie 60 g/kg.
    3. Napełnij zbiornik B równą objętością odgazowanej świeżej wody i użyj elektrycznego mieszadła magnetycznego do ciągłej homogenizacji płynu.
    4. Utrzymuj początkową temperaturę płynu w obu zbiornikach na tym samym poziomie, co temperatura pokojowa (24 °C).
  2. Ustal stratyfikację gęstości liniowej w zbiorniku roboczym.
    1. Użyj metody podwójnego zbiornika29, aby ustalić początkową liniową stratyfikację słonej wody w zbiorniku roboczym.
    2. Umieść zbiornik A i B na tej samej wysokości, która jest o 30 cm wyższa niż zbiornik roboczy. Połączyć zbiornik B i zbiornik roboczy za pomocą innej elastycznej rurki (50 cm długości, 2 mm średnicy wewnętrznej i 5 mm średnicy zewnętrznej) od ich dna. Ze względu na różnicę ciśnień płynu w tych dwóch zbiornikach, płyn w zbiorniku B może być powoli wtryskiwany do zbiornika roboczego.
    3. Kontroluj prędkość przepływu za pomocą pompy perystaltycznej na poziomie 0,45 ml/s. Należy pamiętać, że cały czas napełniania zbiornika roboczego wodą wynosi około 3 godzin. Oblicz zasolenie na dnie zbiornika roboczego na podstawie29
      figure-protocol-1 (1)
      gdzie SA, V i V0 są odpowiednio zasoleniem zbiornika A, końcową objętością płynu w zbiorniku roboczym i początkową objętością płynu w zbiorniku A (lub B). Przyjmując zasolenie na dnie SB i słodką wodę na górze, częstotliwość wyporu początkowej stratyfikacji N0 wynosi
      figure-protocol-2 (2)
      gdzie g to przyspieszenie grawitacyjne, ρ0 to gęstość odniesienia, a β to współczynnik skurczu zasolenia. Należy pamiętać, że w tym przykładzie wartość N0 jest obliczana jako 1,14 rad/s.

4. Przeprowadzanie eksperymentu

  1. Ustaw warunki brzegowe dla pracującego zbiornika.
    1. Podłącz komorę wodną górnej płyty do cyrkulatora chłodniczego z ośmioma równomiernie rozmieszczonymi miękkimi rurkami z tworzywa sztucznego (150 cm długości, 10 mm średnicy wewnętrznej i 15 mm średnicy zewnętrznej). Należy pamiętać, że temperatura górnej płyty zależy od temperatury cyrkulatora chłodniczego. Ustaw temperaturę górnej płyty tak, aby była taka sama jak temperatura pokojowa (24 °C).
    2. Podłącz elektryczną poduszkę grzewczą wewnątrz dolnej płyty do źródła prądu stałego. Należy zauważyć, że podczas tego eksperymentu do płynu roboczego dostarczany jest stały strumień ciepła, który jest obliczany jako
      figure-protocol-3 (3)
      gdzie U, R i A to odpowiednio dostarczone napięcie, rezystancja elektryczna i efektywna powierzchnia elektrycznej poduszki grzewczej. W tym przykładzie rezystancja i obszar efektywny wynoszą 44,12 oma i 1,89×10-2 m2. Ustaw dostarczane napięcie na 60 V, tak aby całkowity strumień ciepła Fh wynosił 4317 W/m2.
  2. Włącz kamerę, aby nagrać wzorzec przepływu.
  3. Włącz multimetr cyfrowy, wielofunkcyjną akwizycję danych, aby monitorować temperaturę górnej i dolnej płyty oraz temperaturę i zasolenie płynu za pomocą MSCTI.
  4. Włącz MPTS, aby przesuwać MSCTI w górę i w dół, aby uzyskać profile temperatury i zasolenia płynu roboczego.
  5. Włącz cyrkulator chłodniczy i zasilanie prądem stałym, aby uzyskać górne i dolne warunki brzegowe płynu roboczego.
    Uwaga: Zauważ, że cały eksperyment będzie polegał na generowaniu, rozwijaniu, łączeniu i znikaniu schodów DC i będzie trwał około 5 godzin. Po zniknięciu wszystkich schodów prądu stałego wyłącz kolejno zasilanie prądem stałym, cyrkulator chłodniczy, MPTS, multimetr cyfrowy, wielofunkcyjną akwizycję danych i kamerę.

5. Przetwarzanie danych

  1. Obraz Shadowgraph
    1. Za pomocą programu Matlab przekonwertuj wideo nagrane przez kamerę na kolejne obrazy w celu dalszej analizy. Dostosuj te obrazy, aby podkreślić wzorzec przepływu w zbiorniku. Ustaw intensywność obrazu cyfrowego jako I(x, z), gdzie (x, z) oznacza współrzędne poziome i pionowe z początkiem układu współrzędnych w lewym dolnym rogu obrazu. Uwaga I(x, z) zmienia się w stosunku do (0, 1) przy poziomie szarości 256. Znormalizuj każdy obraz za pomocą obrazu tła jako30
      figure-protocol-4 (4)
      gdzie figure-protocol-5 oznacza średnią intensywność obrazu z 10 obrazów wykonanych przed zastosowaniem chłodzenia i ogrzewania, figure-protocol-6 oznacza intensywnośći-tego obrazu. W ten sposób można usunąć nieruchome defekty na obrazach. W celu zbadania czasowej ewolucji wzorca DC, każdy obraz może zostać przekształcony w pojedynczy profil fluktuacji intensywności w pionie, figure-protocol-7, obliczając fluktuację intensywności obrazu (tj. średnią kwadratową intensywności) wzdłuż kierunku poziomego figure-protocol-8. Wykreśl profile fluktuacji intensywności figure-protocol-9 kolejnych obrazów wraz z rosnącym czasem pokazania ewolucji schodów DC.
  2. Profile temperatury i zasolenia
    1. Należy zauważyć, że w tym eksperymencie pionowe profile temperatury i zasolenia płynu roboczego są mierzone przez ruchomy MSCTI poruszający się góra-dół. Obliczyć wysokość czasową, h(t), MSCTI ze średnią prędkością ruchu w, czasem t, czasem rozpoczęcia t0 (odpowiadającym najniższej pozycji), najniższą pozycją hL i najwyższą pozycją hH, as
      figure-protocol-10 (5)
      gdzie figure-protocol-11 to okres ruchu MSCTI od najniższej (najwyższej) pozycji, a n i δ są odpowiednio częściami całkowymi i ułamkowymi. Następnie oblicz wysokość czasową h(t) jako
      figure-protocol-12 (6)
      Zauważ w równaniu (6), jeśli n jest parzyste, MSCTI porusza się w górę; w przeciwnym razie MSCTI przesuwa się w dół. Wykreślić szereg czasowy temperatury T(t) i zasolenia S(t) pod względem wysokości h(t), aby uzyskać pionowe profile temperatury i zasolenia.

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

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Rysunek 1 pokazuje schemat eksperymentalnej konfiguracji. Jego elementy składowe są opisane w protokole. Główne części są pokazane w Rysunek 1a, a szczegółowy działający zbiornik jest pokazany w Rysunek 1b. Rysunek 2 pokazuje zmiany temperatury na dolnej (Tb, czerwona krzywa) i górnej (Tt, krzywa) płytach. Wskazuje się, że temperatura obu płytek jest początkowo prawie taka sama jak...

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

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

W artykule opisano szczegółowy protokół eksperymentalny symulujący struktury schodów prądu stałego w prostokątnym zbiorniku. Początkowa stratyfikacja gęstości liniowej płynu roboczego jest konstruowana metodą dwuzbiornikową. Górna płyta jest utrzymywana w stałej temperaturze, a dolna w stałym strumieniu ciepła. Cały proces ewolucji schodów DC, w tym ich powstawanie, rozwój, łączenie i zanikanie, jest wizualizowany za pomocą techniki wykresu cienia, a zmiany temperatury i zasolenia są rejestrowane przez sondę o wysokiej d...

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

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  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

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Struktura schodkowatechnika cieniowaniaczujnik przewodno ci i temperaturyprecyzyjny st translacyjnystratyfikowana woda solnarozw j generowania warstwprofil temperatury i zasoleniasymulacja cyrkulacji oceanicznejkonfiguracja zbiornika eksperymentalnego

Powiązane artykuły