二維矩形腔體中的混合流體行進波對流.pdf

1、非線性科學是目前世界范圍內(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、水庫的對流運動等都處在遠離熱平衡態(tài)的非平衡開放系統(tǒng)中.在流體中當上下界面的溫度差足夠大時,起著不穩(wěn)定化作用的浮力作用將超過粘性和熱傳導的穩(wěn)定化效應,于是系統(tǒng)將出現(xiàn)不穩(wěn)定的熱對流現(xiàn)象.對這些現(xiàn)象的深入理解無論是在人們與自然和諧共處方面還是在控制利用自然方面都是不可缺少的. Rayleigh-Benard對流是研究這些現(xiàn)象的典型模型之一,它

2、具有實驗易于控制,對流運動支配方程明確等優(yōu)點.所謂Rayleigh-Benard對流,就是在一個封閉的空腔內(nèi),其上表面溫度恒定,下表面加熱,從而形成溫度差導致空腔內(nèi)流體運動的流動現(xiàn)象.因此,利用Rayleigh-Benard對流模型,系統(tǒng)的研究探討對流運動的穩(wěn)定性、時空結(jié)構(gòu)及非線性動力學特性具有一定的代表性、非常重要的實際意義和理論價值. 到目前為止,前人通過各種實驗手段及計算手段,已經(jīng)對Rayleigh-Benard對流中出現(xiàn)

3、的各種行進波狀態(tài)有了一定的研究.觀察到了均勻行進波(TW),Blinking行進波(BTW),局部行進波(LTW),雙局部行進波(DLTW),定常對流狀態(tài)(SOC)等,并獲得了這些對流狀態(tài)的特點.本文主要是基于流體力學基本方程組,使用SIMPLE算法來模擬二維矩形腔體中混合流體的Rayleigh-Benard對流運動.通過變化控制參數(shù)一瑞利數(shù)Ra,來計算不同分離比,不同長高比下腔體中出現(xiàn)的行進波狀態(tài),觀察到了前人未見到的Ψ～-10<'-