Yerçekimi akımı ihlali - Gravity current intrusion

Dönem yerçekimi akımı ihlali gösterir akışkanlar mekaniği bir sıvının ağırlıklı olarak yatay bir hareketle ayrı bir tabakalı sıvıya, tipik olarak bir nötr yüzdürme düzlemi boyunca girdiği fenomen. Bu davranış, yerçekimi akımı izinsiz girişleri ve yerçekimi akımları, izinsiz girişler iyi tanımlanmış bir sınır yüzeyi tarafından sınırlanmadığından.[1] Olduğu gibi yerçekimi akımları, izinsiz giriş akışı, bir yerçekimi alanı içinde, tipik olarak yeterince küçük yoğunluk farkları tarafından yönlendirilir. Boussinesq yaklaşımı.

İzinsiz giriş hareketi oluşturan sıvılar arasındaki sürüş yoğunluğu farkı basitçe kimyasal bileşimden kaynaklanıyor olabilir. Bununla birlikte, farklılıklar, ilgili sıvı sıcaklıklarındaki, çözünmüş madde konsantrasyonlarındaki ve akışlarda süspanse edilen partikül maddelerindeki farklılıklardan da kaynaklanabilir.[2]Partikül süspansiyon izinsiz girişlerine örnek olarak okyanuslar içindeki tortu yüklü nehir çıkışları, 'kısa devre' kanalizasyon sedimantasyon tankı izinsiz girişler dahildir.[3] ve bulanıklık akımı aşırı tuzlu Akdeniz havuzları üzerinden akar.[4] Nötr yüzdürme düzlemleri boyunca termallerin veya dumanların yanal yayılmasının neden olduğu partikül girintilerinin örnekleri de mevcuttur; derin okyanus hidrotermal menfezlerinden oluşan metalik çökeltiler içeren izinsiz girişler gibi.[5] Veya volkanik magma odaları içindeki dumanların oluşturduğu eşit derecede kristal yüklü izinsiz girişler.[6] Muhtemelen tüm yerçekimi ihlallerinin en çarpıcı olanı, büyük, 'Plinean' bir volkanik patlamadan üretilen atmosferik yerçekimi akımıdır. Bu durumda yanardağ 'sarkan' şemsiyesi ', tabakalı bölgeye yanal olarak izinsiz giren bir izinsiz giriş örneğidir. Troposfer.

Araştırma

Tek bir sıvı konukçu içinde yayılan yerçekimi akımlarını analiz eden çalışma, 1980'de Hoyler & Huppert tarafından keskin tabakalı sıvılar içindeki izinsiz girişleri dikkate alacak şekilde genişletildi.[7] O zamandan beri, Bonnecaze, vd., (1993, 1995, 1996), Rimoldi vd. (1996) ve Rooij, vd. (1999). 2012 itibariyle, klasik olarak genişleyen bir izinsiz girişin yayılma hızını belirlemek için tasarlanan en yeni titiz analitik analiz, Flynn ve Linden tarafından gerçekleştirildi.[8] İzinsiz girişlere yönelik pratik deneyler, izinsiz giriş dinamiklerini incelemek için tipik olarak bir kilit değişimi kullanmıştır.

Yapısı

Bir yerçekimi ihlalinin temel yapısı, kabaca eliptik bir 'kafa' ve ardından artan akım uzunluğu ile gerilen bir kuyruk ile klasik bir akıma yaklaşıktır; bu, saldırı başlığının arka yarısının içindedir ve çoğu ortam ortamla karışır. sıvılar yer alır.[9] Yerçekimi akımlarında olduğu gibi, izinsiz girişler, yayılma sırasında yerçekimi akımları ile aynı 'çökme', 'kendine benzer' ve 'viskoz' fazları gösterir.[3]

Referanslar

  1. ^ Simpson, JE (1997). Yerçekimi Akımları. Cambridge: Cambridge University Press.
  2. ^ Monaghan, JJ (2007). "Arayüzlerle Yerçekimi Akımı Etkileşimi". Akışkanlar Mekaniğinin Yıllık Değerlendirmesi. 39 (1): 245–61. Bibcode:2007AnRFM..39..245M. doi:10.1146 / annurev.fluid.39.050905.110218.
  3. ^ a b Rooij, F.D .; Linden, P.F .; Daziel, S.B. (1999). "aline ve partikül güdümlü arayüze izinsiz girişler". Akışkanlar Mekaniği Dergisi. 389 (1): 303–334. Bibcode:1999JFM ... 389..303D. doi:10.1017 / S0022112099005078.
  4. ^ Rimoldi, B; Alexander, J .; Morris, S (1996). "Yoğunluk tabakalı suya giren deneysel bulanıklık akımları: Akdeniz aşırı tuzlu havzalarındaki türbiditler için analoglar". Sedimentoloji. 43 (3): 527–540. Bibcode:1996 Sedim..43..527R. doi:10.1046 / j.1365-3091.1996.d01-21.x.
  5. ^ Tivey, J.E .; Delaney, J. R .; Johnson, H. P .; Tivey, M. K. (1985). "Yüzer hidrotermal dumanlar tarafından derin okyanus suyunun sürüklenmesi ve dikey taşınması". Doğa. 316 (6029): 621–625. Bibcode:1985Natur.316..621L. doi:10.1038 / 316621a0.
  6. ^ Carey, S.N .; Sigurdsson, H .; Sparks, R.S.R (1998). "Parçacık yüklü bulutların deneysel çalışmaları". Jeofizik Araştırmalar Dergisi. 93 (B12): 314–349. Bibcode:1988JGR .... 9315314C. doi:10.1029 / jb093ib12p15314.
  7. ^ Huppert, Herbert E. (1980). "İki katmanlı bir sıvıya giren yerçekimi akımları". Akışkanlar Mekaniği Dergisi. 100 (4): 739–767. Bibcode:1980JFM ... 100..739H. doi:10.1017 / S0022112080001383.
  8. ^ Flynn, M.R .; Linden, P.F. (2006). "Müdahaleci yerçekimi akımları". Akışkanlar Mekaniği Dergisi. 568: 193–202. Bibcode:2006JFM ... 568..193F. doi:10.1017 / S0022112006002734.
  9. ^ Lowe, R. J .; Linden, P. F .; Rottman, James W. (2002). "Müdahaleci bir yerçekimi akımında hız yapısının laboratuar çalışması". Akışkanlar Mekaniği Dergisi. 456 (1): 33–48. Bibcode:2002JFM ... 456 ... 33L. doi:10.1017 / S0022112001007303.