Double-Diffusive Convection

Geophysical Monograph Series......Page 1
Double-DiffusiveConvection......Page 5
CONTENTS......Page 8
PREFACE......Page 9
Introduction: The Varieties of Turbulent Experiences......Page 11
INTRODUCTION......Page 12
THE RAYLEIGH-SIDGWICK EXPERIMENTS OF 1880......Page 14
STERN'S DISCOVERY......Page 17
REFERENCES......Page 18
FUNDAMENTAL IDEAS ABOUT DOUBLEDIFFUSION......Page 20
The "Diffusive"Regime......Page 21
The "Finger" Regime......Page 23
Relation to Observations in the Ocean......Page 24
Intrusions from Discrete Sources......Page 25
Horizontal Property Gradients and Fronts......Page 27
The Effects of Crystallization in Various Geometries......Page 30
Replenished Magma Chambers......Page 32
SUMMARY AND CONCLUSIONS......Page 37
REFERENCES......Page 38
INTRODUCTION......Page 39
2. APPARATUS AND MEASUREMENTS......Page 40
3.I The Influence of the Initial Solute Distribution......Page 41
3.3 The Chemical Potential......Page 44
CONCLUSIONS......Page 45
APPENDIX: THERMODYNAMIC PROPERTIES OFPOTASSIUM NITRATE SOLUTION KN03.......Page 46
REFERENCES......Page 47
FLUID PROPERTIES AND BASIC STATE......Page 48
Oscillatory Instability Mode......Page 50
CONCLUSIONS......Page 53
REFERENCES......Page 54
2. A THEORETICAL MODEL FOR THE DIFFUSIVEINTERFACE......Page 55
4. EXPERIMENTAL RESULTS......Page 57
5. WAVE-CONVECTION COUPLING AND A MODELFOR THE DIFFUSIVE INTERFACE......Page 60
6. CONCLUSIONS......Page 61
REFERENCES......Page 62
INTRODUCTION......Page 63
STATEMENT OF PROBLEM......Page 64
NONLINEAR STRATIFICATION......Page 69
CONCLUSIONS......Page 72
REFERENCES......Page 73
1. INTRODUCTION......Page 75
2.1. Governing Equations......Page 76
3. RESULTS......Page 77
4. DISCUSSION......Page 83
5. SUMMARY......Page 84
REFERENCES......Page 85
1. INTRODUCTION......Page 86
2. EXPERIMENT......Page 87
4.1 Thickness of Intrusion......Page 88
4.2 Velocity of Intrusion......Page 90
4.3 Split......Page 91
REFERENCES......Page 92
1. INTRODUCTION......Page 93
2. FORMULATION AND NUMERICAL METHODS......Page 94
3.1. Branches of Steady Solutions......Page 95
3.2. Transient Flows......Page 96
4. DISCUSSION......Page 98
REFERENCES......Page 99
1. INTRODUCTION......Page 101
2. FORMULATION......Page 102
3.1. Description......Page 103
3.2. Analysis......Page 105
REFERENCES......Page 107
1. INTRODUCTION......Page 109
2. ONSET OF INSTABILITY......Page 110
3. NONLINEAR DYNAMICS OFCONVECTION CELLS......Page 113
REFERENCES......Page 116
1. INTRODUCTION......Page 118
2. MULTICOMPONENT DIFFUSION ANDLINEAR TRANSFORMATION......Page 119
3. DOUBLE-DIFFUSIVE CONVECTION IN ACYLINDRICAL CONTAINER......Page 121
4. APPLICATION TO MOLTEN CaO-Al2O3-SiO2......Page 123
REFERENCES......Page 126
1. INTRODUCTION......Page 137
2. MODEL AND EQUATIONS......Page 138
3. RESULTS......Page 139
4. CONCLUDING REMARKS......Page 147
REFERENCES......Page 150
1. INTRODUCTION......Page 152
2.1 Particle Transport Equation......Page 153
2.2 The whole System of Equation......Page 154
3.1 The Influence of the Governing Parameters on theTime Averaged Heat Transfer......Page 155
3.2 Dynamic Behavior of the TDSC......Page 163
4. CONCLUSIONS......Page 165
A.2 Momentum Equation......Page 167
A. 3 Energy Equation......Page 168
REFERENCES......Page 169
1. MOTIVATION......Page 171
2. TWO-DIMENSIONAL BEHAVIOUR......Page 172
3. GLOBAL BIFURCATIONS......Page 175
4. THREE-DIMENSIONAL BEHAVIOUR......Page 181
REFERENCES......Page 183
1. DIFFUSION......Page 185
3. DIFFUSION BOUNDARIES......Page 186
4. EXPERIMENTAL TECHNIQUES......Page 189
REFERENCES......Page 193
1. INTRODUCTION......Page 194
2.2. The Front......Page 195
3. VERTICAL INTERLEAVING......Page 199
3.1. Internal Wave Driven Interleaving......Page 202
3.2. Double Diffusively Driven Interleaving......Page 204
4. DISCUSSION......Page 207
REFERENCES......Page 209
1. INTRODUCTION......Page 211
2. INSTRUMENT DESCRIPTION......Page 212
3.3. Log Likelihood Ratio Discrimination Technique......Page 213
4. ENVIRONMENT......Page 214
5.1. Homogeneous Region Tows......Page 216
5.2. Frontal Region Tows......Page 217
5.3. Comparison of Homogeneous and Frontal Results......Page 219
5.4. Comparison of LLR Discrimination with Density Ratio......Page 220
6. PRELIMINARY PATCH GEOMETRY ANALYSIS......Page 225
7. SUMMARY......Page 231
REFERENCES......Page 232
1. INTRODUCTION......Page 234
3.2 Analysis and Inferences......Page 235
4.1 Observations......Page 239
4.1 Analysis and Inferences......Page 240
5a Observations......Page 241
5c. Discussion......Page 242
6a Observations......Page 243
6c. Discussion......Page 244
7b. Discussion......Page 245
REFERENCES......Page 246
1. INTRODUCTION......Page 248
2. DATA......Page 251
3.1 Salt Fingering and Buoyancy Fluxes......Page 252
3.2 Chemical Evidence for Cross Isopycnal Mixing......Page 254
4. DISCUSSION......Page 255
5. CONCLUSION......Page 256
REFERENCES......Page 257
1. INTRODUCTION......Page 258
3.1. Shelf Modification of the Mediterranean Water......Page 259
3.2. Intermediate Depth Intrusions and Double DiffusiveInstability......Page 260
3.3. Material Transport from the Continental Shelfand Slope Regions......Page 262
4. BOTTOM CONVECTION......Page 263
5. IMPACT ON MIXING......Page 266
REFERENCES......Page 269
1. INTRODUCTION......Page 272
2. FIELD SITE AND INSTRUMENTATION......Page 274
4.2. 20 Meters Downstream......Page 275
4.3. 900 Meters Downstream......Page 277
5. DISCUSSION......Page 278
REFERENCES......Page 282
INTRODUCTION......Page 284
REFERENCES......Page 289
1. INTRODUCTION......Page 290
2. WIND-DRIVEN, DOUBLE-DIFFUSIVECONVECTION......Page 291
3. LINEAR STOKES DRIFT AND ROLL-LIKESOLUTIONS......Page 292
4.1. Linearized Stability when 7 = 0......Page 293
4-2. Linearized Stability when y = 0......Page 295
5. REDUCTION TO A LANDAU-TYPEAMPLITUDE EQUATION......Page 296
6. PERIODIC TRAVELING WAVE SOLUTIONS......Page 297
7. DISCUSSION AND CONCLUDING REMARKS......Page 298
REFERENCES......Page 299
1. INTRODUCTION......Page 301
2. SPECTRAL AMPLITUDES......Page 302
3. THE WAVENUMBER SPECTRUM......Page 304
REFERENCES......Page 307
1. INTRODUCTION......Page 309
3. EQUATIONS OF MOTION......Page 310
4. THE STERN OR FINGER FROUDE NUMBER CONSTRAINT......Page 311
5. A HYBRID WAVE/FINGER FROUDE NUMBER......Page 312
REFERENCES......Page 315
1. INTRODUCTION......Page 317
2. MODEL FORMULATION......Page 318
3. SCHMITT'S DIFFUSIVITY FORMULATION......Page 319
4. KUNZE'S MODELS......Page 321
5. DISCUSSION......Page 323
REFERENCES......Page 324
1. INTRODUCTION......Page 325
2. WHAT DENSITY SIGNAL IS EXPECTED?......Page 326
4. RESULTS......Page 327
5. DISCUSSION......Page 329
REFERENCES......Page 330