A origem das oscilações da circulação em grande escala da convecção turbulenta de Rayleigh–Bénard

Em concordância com uma descoberta experimental recente de Xi et al. (Phys. Rev. Lett., vol. 102, 2009, paper no. 044503), também encontramos um modo de oscilação em experimentos sobre a circulação em grande escala (LSC) da convecção turbulenta de Rayleigh–Bénard em uma amostra cilíndrica de razão de aspecto um. O modo de oscilação tem a mesma frequência que a oscilação torsional descoberta por Funfschilling (Phys. Fluids, vol. 20, 2008, pp. 075101-1–075101-16). A extensão consiste em permitir um deslocamento lateral do plano de circulação LSC longe da linha central vertical da amostra, bem como uma variação do deslocamento com a altura (tais deslocamentos haviam sido excluídos no modelo original). Gradientes de pressão produzidos pela parede lateral do recipiente, em média, centralizam o plano da LSC de modo que ele prefere alcançar seu diâmetro mais longo. Se a LSC for deslocada para longe desse diâmetro, as paredes fornecem uma força restauradora. Flutuações turbulentas afastam a LSC do alinhamento central e, combinadas com a força restauradora, levam a oscilações. Essas oscilações são advectadas junto com a LSC. Este modelo fornece o número de onda e a fase corretos das oscilações, bem como estimativas da frequência, amplitude e distribuições de probabilidade dos deslocamentos.