شبیه‌سازی عددی جریان‌های فروشیب در محیط چینه‌بندی‌شده یکنواخت محدود

مقاله حاضر تحقیقی روی حرکت جریان‌های فروشیب و انتشار قائم امواج گرانی درونی از چشمه ایستا در محیط چینه‌بندی با اِعمال جمله واداشتی به معادله شناوری است. شبیه‌سازی عددی صورت گرفته اثرات حاصل از تولید و انتشار امواج گرانی درونی و اثرات آن در تغییر ساختار قائم شاره روی سطح شیب‌دار در یک محیط چینه‌بندی شده یکنواخت را مورد بررسی قرار می‌دهد. برای شبیه‌سازی از معادلات ناویر-استوکس همراه با تقریب بوسینسک و معادلات پایستگی‌ جرم و شناوری در دو بُعد استفاده می‌شود. برای بیان معادلات از متغیرهای پیش‌یابی تاوایی و پریشیدگی چگالی و متغیر فرایابی تابع جریان استفاده می‌شود. ساختار میدانی این امواج از نظر سرعت و چگالی از راه همانندسازی عددی بررسی شده ‌است. نمونه‌ای از نتایج به‌دست آمده، مقایسه کیفی نتایج مربوط به شبیه‌سازی عددی حاضر و نتیجه آزمایشگاهی موجود برای مؤلفه افقی سرعت شاره در یک نقطه از سطح شیب‌دار و پس از حدود ده دوره تناوب است. مشاهده می‌شود که شبیه‌سازی عددی جریان فروشیب ساختار برشی شاره در راستای قائم را پس از گذشت زمان طولانی مشابه نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهد. نتایج به‌وضوح حضور لایه‌های برشی را که تعداد آنها در حد 6 تا 7 لایه است، نشان می‌دهد. تغییرات زمانی ساختار لایه‌ای ستون شاره نیز به کندی تغییر می‌کند که در ارتباط با تغییرات مربوط به موج گرانی در نتیجه رفت و برگشت در طول محدوده موردنظر است.