底部加熱流層的流動(dòng)特性.pdf

1、非線性科學(xué)是目前世界范圍內(nèi)引起廣泛關(guān)注的研究課題之一。日常中經(jīng)常見到的自然現(xiàn)象，如大氣、海洋、水庫的對(duì)流運(yùn)動(dòng)等都處在遠(yuǎn)離熱平衡態(tài)的非平衡開放系統(tǒng)中。而Rayleigh-Benard對(duì)流就是研究這些現(xiàn)象的典型模型之一，是流體力學(xué)，水力學(xué)的基礎(chǔ)問題之一。因此，利用Rayleigh-Benard對(duì)流模型系統(tǒng)研究探討對(duì)流運(yùn)動(dòng)的時(shí)空結(jié)構(gòu)及非線性動(dòng)力學(xué)特性，具有非常重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。
　　本文使用Fluent軟件，對(duì)流體力學(xué)基本方程組

2、進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，獲得了矩形腔體中的Rayleigh-Benard對(duì)流結(jié)構(gòu)，并針對(duì)普朗特?cái)?shù)Pr=6.94、0.7204、0.0272三種流體，分別闡述了每種流體在無水平來流時(shí)Rayleigh-Benard對(duì)流的時(shí)空結(jié)構(gòu)及流動(dòng)特性、有水平來流時(shí)形成的行波與局部行波的時(shí)空結(jié)構(gòu)及流動(dòng)特性、局部行波存在的范圍。所得結(jié)論如下：
　　(1)無水平來流時(shí)，腔體內(nèi)對(duì)流系統(tǒng)為定常流動(dòng)。系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)了Rayleigh-Bénard對(duì)流斑圖，對(duì)流斑圖表現(xiàn)出對(duì)

3、稱性、規(guī)則性和空間周期性，三種流體的對(duì)流強(qiáng)度都隨著相對(duì)瑞利數(shù)r的增大而增大；
　　(2)有水平來流時(shí)，在水平來流與Rayleigh-Bénard對(duì)流相互耦合作用下，腔體內(nèi)的系統(tǒng)為非定常流動(dòng)，對(duì)流結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出時(shí)間和空間的周期性，此時(shí)腔體內(nèi)的流線是由封閉的滾動(dòng)圈和彎曲的線條兩部分組成，且當(dāng)瑞利數(shù)r相同時(shí)，隨著水平來流強(qiáng)度的增大，會(huì)依次出現(xiàn)行波與局部行波兩種結(jié)構(gòu)；
　　(3)有水平來流時(shí)，隨著相對(duì)瑞利數(shù)r的增大，三種流體的局部行波存