Sự bất ổn định Kelvin_Helmhotltz

D [K-1] Hệ số giãn nở nhiệt của n†ớc

4.6.3.1 Sự bất ổn định Kelvin_Helmhotltz

Xáo trộn giao ph‡ơng đẳng mật độ (xáo trộn ngang qua mặt đẳng mật độ) lμ một quá trình phức tạp vμ kém mạnh mẽ đ‡ợc biết về tính chất của sự chuyển động rối trong tầng chất lỏng hơn trong chất lỏng có mật độ không đổi. Sự phức tạp nμy do sự gián đoạn trong quá trình phát sinh rối, khoảng bất đồng nhất vμ vì thực tế nói chung lμ dị h‡ớng, kết quả lμ sự xếp thμnh tầng theo mật độ. Trong khối n‡ớc lớn nh‡ lμ lòng chảo đại d‡ơng, nảy sinh thêm một sự phức tạp, gây ra do một thực tế lμ h‡ớng của trục thẳng đứng không không nhất thiết lμ trùng với trục giao với mặt đẳng mật độ (Gregg 1987).

Nếu một thủy vực phân tầng không thu nhận năng l‡ợng các đ‡ờng dòng sẽ tồn tại song song vμ ph‡ơng thức chuyền khối l‡ợng vμ nhiệt lμ hình thức dẫn chuyền phân tử. ứng suất theo ph‡ơng giao với mặt đẳng mật độ có thể tạo nên chuyển động rối khi sự phân tầng (số l‡ợng từ N) lμ t‡ơng đối nhỏ đối với

gradien thăng đứng dòng nằm ngang (wu/wz). Sự so sánh nμy th‡ờng đ‡ợc diễn đạt bởi số Gradien Richarson Ri=N2/(wu/wz)2. Nếu Ri nhỏ, ví dụ d‡ới 1/4 thì đ‡ợc gọi lμ sự bất ổn định Kelvin - Helonholtz có thể xảy ra. Chất lỏng từ các lớp kề nhau khi đó d‡ợc bao bọc xung quanh giống nh‡ vỏ cây quế, với một cấu trúc bên ngoμi.

Sóng lớn trở nên không ổn định vμ phá vỡ rồi mang chuyển động rối nhỏ. Sự mở rộng sóng lớn Kelvin - Helonholtz đ‡ợc minh hoạ trong hình 11a. Sự xáo trộn của hai chất lỏng có mật độ khác nhau lμm tăng thế năng cột n‡ớc, nh‡ đã đ‡ợc trình bμy từ thông l‡ợng nổi jb= -kdN2. Trong ph‡ơnh trình TKE (ph‡ơng trình 54) thông l‡ợng nổi lμ <0 vμ do đó thể hiện cho sự chìm lớn hơn cho TKE (tăng thêm sự tiêu hao nhớt) .