瑞利-伯納德湍流熱對(duì)流中的高階流動(dòng)結(jié)構(gòu).pdf

1、熱對(duì)流現(xiàn)象廣泛存在于日常生活以及自然界中，因此對(duì)熱對(duì)流的研究不僅可以解釋自然界的一些熱對(duì)流現(xiàn)象，增加人們對(duì)它們的認(rèn)識(shí)，還可以指導(dǎo)人們解決工程中的傳熱問(wèn)題。Rayleigh-Bénard(RB)湍流熱對(duì)流系統(tǒng)就是從眾多的自然現(xiàn)象中抽象出來(lái)的研究對(duì)流問(wèn)題的經(jīng)典流體力學(xué)模型。由于其在相對(duì)簡(jiǎn)單的物理系統(tǒng)中有著非常復(fù)雜多樣的流動(dòng)動(dòng)態(tài)行為以及一些非線性的特點(diǎn)，引起了很多研究者的關(guān)注。通過(guò)研究并了解Rayleigh-Bénard對(duì)流中的結(jié)構(gòu)型態(tài)的形成

2、以及演變過(guò)程，對(duì)于了解自然現(xiàn)象和生產(chǎn)生活中的熱對(duì)流現(xiàn)象具有重要的意義。
　　在本論文中，我們系統(tǒng)研究了高的瑞利數(shù)下的RB中的大尺度環(huán)流的停滯與反轉(zhuǎn)現(xiàn)象中高階流動(dòng)結(jié)構(gòu)的行為變化。我們選取的Γ（寬高比，D/H）分別是1和0.5，對(duì)應(yīng)的Ra（無(wú)量綱化的溫差）分別是899.0?10?6.0?10，10101.6?10?7.2?10。而普朗特?cái)?shù)（Pr）的值為5.0。我們首先確定了大尺度環(huán)流及其停滯和反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，并統(tǒng)計(jì)了不同條件下各自發(fā)生的次數(shù)

3、；然后確定了流動(dòng)中的高階傅里葉模式；最后分析這四種形態(tài)在停滯（反轉(zhuǎn)）中的行為變化以及對(duì)停滯（反轉(zhuǎn)）所起的作用。
　　我們發(fā)現(xiàn)在Γ?1時(shí)，一階模式占據(jù)主要地位，二階以及更高階模式非常弱；在Γ?0.5的時(shí)候，一階模式依然占主導(dǎo)，而二階開(kāi)始變強(qiáng)。流動(dòng)對(duì)外呈現(xiàn)的是一階的大尺度環(huán)流。當(dāng)流體發(fā)生停滯（反轉(zhuǎn)）的時(shí)候，二階模式先達(dá)到一個(gè)局部最大值，然后減小；同時(shí)，一階強(qiáng)度是減小趨近于零，然后反彈。在流動(dòng)過(guò)程中，一階模式與其他幾階模式之間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)