瑞利-伯納德湍流熱對流中的高階流動結(jié)構(gòu).pdf

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

2、以及演變過程，對于了解自然現(xiàn)象和生產(chǎn)生活中的熱對流現(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，對應(yīng)的Ra（無量綱化的溫差）分別是899.0?10?6.0?10，10101.6?10?7.2?10。而普朗特數(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)計了不同條件下各自發(fā)生的次數(shù)

3、；然后確定了流動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停滯（反轉(zhuǎn)）所起的作用。
　　我們發(fā)現(xiàn)在Γ?1時，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的時候，一階模式依然占主導，而二階開始變強。流動對外呈現(xiàn)的是一階的大尺度環(huán)流。當流體發(fā)生停滯（反轉(zhuǎn)）的時候，二階模式先達到一個局部最大值，然后減??；同時，一階強度是減小趨近于零，然后反彈。在流動過程中，一階模式與其他幾階模式之間呈現(xiàn)負相關(guān)