شبیه سازی عددی امواج هلمبو در جریان گرانشی نفوذی با استفاده از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ

جریان های گرانشی، جریان هایی با اهمیت و نقش گسترده در مطالعات اتمسفری و اقیانوسی هستند. جریان چگال هنگامی ایجاد می شود که یک سیال با چگالی متفاوت درون سیالی دیگر به حرکت درآید. اگر سیال با چگالی معین وارد محیط لایه بندی شده، شود، به گونه ای که چگالی آن از لایه های زیرین کمتر و از لایه های بالایی بیشتر باشد جریان گرانشی از نوع نفوذی است. ناپایداری های کلوین-هلمهلتز و هلمبو در سطح تماس این جریان ها دیده می شود. پارامترهای تعیین کننده در نوع ناپایداری عدد ریچاردسون موضعی (J) و نسبت ضخامت لایه برشی به لایه چگالی (R) است. در این پژوهش شبیه سازی عددی دو بعدی ناپایداری سطح تماس (امواج هلمبو) با دیدگاه اویلری-اویلری در جریان گرانشی نفوذی درون کانال، بررسی شده است. برای انجام این شبیه سازی از کد اپن فوم و با توجه به آشفته بودن جریان از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ برای مدل سازی آشفتگی استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد، با افزایش چگالی جریان نفوذی مقدار عدد ریچاردسون کاهش و پارامتر R افزایش می یابد. هم چنین با افزایش چگالی، مقدار فرکانس امواج هلمبو ابتدا افزایش، سپس کاهش می یابد. علاوه بر این، مقدار طول موج امواج هلمبو با افزایش چگالی جریان نفوذی زیاد می شود ولی در عدد موج امواج، رفتار عکس دیده می شود. سرعت فاز امواج هلمبو نیز، روند مشخصی با تغییرات چگالی ندارد.