Simulaciones numéricas directas de convección Rayleigh–Bénard rápidamente rotativa con número de Rayleigh de hasta

Se realizan simulaciones numéricas directas tridimensionales de convección Rayleigh–Bénard rotativa en geometría plana con condiciones de no deslizamiento en la parte superior e inferior y condiciones de contorno lateral periódicas para un amplio rango de parámetros con el número de Rayleigh variando en 5 10^6 Ra 5 10^13, número de Ekman dentro de 5 10^-9 Ek 5 10^-5 y número de Prandtl Pr=1. Se investigan las estadísticas de la capa límite térmica y de Ekman (BL), la caída de temperatura dentro de la BL térmica, el gradiente de temperatura interior y los comportamientos de escala de los transportes de calor y momento (reflejados en los números de Nusselt Nu y Reynolds Re), así como la escala de longitud convectiva en varios regímenes de flujo. Los transportes de momento global y local se examinan a través del escalamiento Re derivado de los balances teóricos clásicos de fuerzas viscosas–arqui-medeas–Coriolis (VAC) y Coriolis–inerciales–arqui-medeas (CIA). Se muestra que el escalamiento Re basado en VAC concuerda bien con los datos en los regímenes celular y columnar, donde la escala de longitud convectiva característica es la escala de longitud de inicio Ek^1/3, mientras que el escalamiento Re basado en CIA y la escala de longitud de inercia (ReEk) ^1/2 funcionan bien en el régimen de turbulencia geostrófica para Ek 1. 5 10^-8. Las examinaciones de Nu, Re global y local, y la escala de longitud convectiva así como la caída de temperatura dentro de la BL térmica y sus comportamientos de escala de grosor, indican que para parámetros extremos de Ek 1. 5 10^-8 y 80 RaEk^4/3 200, hemos alcanzado el régimen de turbulencia geostrófica libre de difusión.