Abstract
A heavy fluid is injected to a rotating cylindrical container of flat or inclined bottom filled with homogeneous lighter fluid. Continuous flow-in and spreading patterns over the bottom of the container are observed and at the same time upper-layer motions induced by the movement of the heavy fluid are traced by thymol blue solution. Regardless of bottom geometry, the injected denser fluid is deflected toward "western wall" and continuous its path along the boundary with radial spreading which occurs in the bottom boundary layer to make a quite asymmetric flow. When the bottom contains a slope(${\beta}$-plane), increased pressure gradient causes the fluid move faster to produce a stronger Coriolis force. This makes the width of the flow narrower than that of f-plane. But, when the denser flow reaches the southern part of the container, a local-depth of denser fluid increases (much greater than the Ekman-layer depth) such that the spreading velocity along the wall is reduced and the interfacial slope increases to make the upper-layer adjust geographically to have oppositely directed upper-layer motion along the interfacial boundary. The role of the denser fluid in terms of vorticity generation in the upper-layer is such that it produces local topographic effect over the western half of the container and also induces vortex-tube stretching which is especially dominant in the f-plane.
f-plane 혹은 $\beta$-plane을 갖고 강체 회전중인 균질수에 외부로부터 고밀도의 유체 를 계속 주입시 주입된 고밀도 류의 확장형태와 이와 대응하는 기존의 균질수(상층수) 의 흐름을 관찰하였다. 고밀도류는 주입후 편향력에 의해 서안을 따라 흐르면서 내부 로 침투 확장하여 회전축에 비대칭인 모양을 보인다. 특히 $\beta$-plan에서는 바닥 경사도 의 증가에 따른 압력 경도력의 증가에 의한 서안을 따라 흐르는 속도가 증가되고 결국 편향력의 증가로 서안에서의 폭이 f-plane보다 좁게 나타난다. 그러나 남쪽에 이르러 서는 유입수의 국지적인 두께증가로 인해 확장 속도가 동시에 경계면상에서 의 혼합을 유발시키기도 한다. 유입된 고밀도류의 상층의 와도발생과 관련한 역할은 확장경로상 의 국지적인 지형효과의 유발과 유입으로 인한 상층수의 수직운동, 즉 vortex-tube stretching 효과를 발생시키는 것으로 볼 수 있으나 f-plane의 경우는 후자에 해당하 는 반시계 방향의 축대칭류를 생성시킴으로써 지형효과는 서안 경계층에만 존재하는 것으로 관찰되었으며 이때의 지형효과는 북향의 매우 약한 서안 경계류로 나타나고 있 다. 한편 $\beta$-plan에서 의 유입수의 역할은 실험면적의 동쪽반인 내부흐름에서는 h보다 는 dh/SUB $\beta$/dt의 크기가 우세하여 결국 상대와도의 감소경향인 시계방향의 음의 와 도(negative vorticity)의 발생과 서쪽반에서는 경계면의 경사 (tilting)에 의한 지형 효과가 극대화되어 유입수의 방향과 정반대인 강한 흐름이 나타나고 있다.