Computational Fluid Dynamics Modelling of a Midlatitude Small Scale upper Ocean Front

Message:
Abstract:
Anumericalmodelisimplementedtodescribefluiddynamicprocessesassociatedwithmid-latitude small-scale (10 km) upper ocean fronts by using modified state of the art computational fluid dynamics tools. A periodic system was simulated using three different turbulent closures: 1) URANSReynolds Stress Model (RSM, seven equation turbulence model), 2) LES-Standard Smagorinsky (SS,algebraicmodel),and3)LES-ModifiedSmagorinsky,introducingacorrectionfornon-isotropic grids (MS). The results show the front developing instabilities and generating sub-mesoscale structures after four days of simulation. A strongly unstable shear flow is found to be confined within the mixed layer with a high Rossby number (Ro > 1) and high vertical velocity zones. The positive (negative) vertical velocity magnitude is found to be approximately O(10−3) m/s(O(10−2) m/s), one (two) order(s) of magnitude larger than the vertical velocity outside the sub-mesoscale structures, where the magnitude is stable at O(10−4) m/s. The latter value is consistent with previous numerical and experimental studies that use coarser grid sizes and therefore do not explicitly calculate the small scale structures. The nonlinear flow introduced by the sub-mesoscale dynamics within the mixed layer and the non-isotropic grid used in the calculations generates a disparity between the predicted horizontal wave-number spectra computed using the RSM model with respect to the linear eddy viscosity model SS. The MS approach improves SS predictions. This improvement is more significant below the mixed layer in the absence of flow nonlinearities. The horizontal spectra predicted with the RSM model fits a slope of−3 for large scale structures and a slope between−2 and−5/3 for turbulent structures smaller than 300 m. This work contributes to the investigation of thephysicalandmethodologicalaspectsforthedetailedmodellingandunderstandingofsmallscale structures in ocean turbulence.
Language:
English
Published:
Journal Of Applied Fluid Mechanics, Volume:9 Issue: 4, Jul-Aug 2016
Pages:
1851 to 1863
magiran.com/p1547130  
دانلود و مطالعه متن این مقاله با یکی از روشهای زیر امکان پذیر است:
اشتراک شخصی
با عضویت و پرداخت آنلاین حق اشتراک یک‌ساله به مبلغ 1,390,000ريال می‌توانید 70 عنوان مطلب دانلود کنید!
اشتراک سازمانی
به کتابخانه دانشگاه یا محل کار خود پیشنهاد کنید تا اشتراک سازمانی این پایگاه را برای دسترسی نامحدود همه کاربران به متن مطالب تهیه نمایند!
توجه!
  • حق عضویت دریافتی صرف حمایت از نشریات عضو و نگهداری، تکمیل و توسعه مگیران می‌شود.
  • پرداخت حق اشتراک و دانلود مقالات اجازه بازنشر آن در سایر رسانه‌های چاپی و دیجیتال را به کاربر نمی‌دهد.
دسترسی سراسری کاربران دانشگاه پیام نور!
اعضای هیئت علمی و دانشجویان دانشگاه پیام نور در سراسر کشور، در صورت ثبت نام با ایمیل دانشگاهی، تا پایان فروردین ماه 1403 به مقالات سایت دسترسی خواهند داشت!
In order to view content subscription is required

Personal subscription
Subscribe magiran.com for 70 € euros via PayPal and download 70 articles during a year.
Organization subscription
Please contact us to subscribe your university or library for unlimited access!