底部加熱流層的流動特性.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。而Rayleigh-Benard對流就是研究這些現(xiàn)象的典型模型之一，是流體力學，水力學的基礎(chǔ)問題之一。因此，利用Rayleigh-Benard對流模型系統(tǒng)研究探討對流運動的時空結(jié)構(gòu)及非線性動力學特性，具有非常重要的理論價值和實際意義。
　　本文使用Fluent軟件，對流體力學基本方程組

2、進行數(shù)值計算，獲得了矩形腔體中的Rayleigh-Benard對流結(jié)構(gòu)，并針對普朗特數(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Rayleigh-Benard對流的時空結(jié)構(gòu)及流動特性、有水平來流時形成的行波與局部行波的時空結(jié)構(gòu)及流動特性、局部行波存在的范圍。所得結(jié)論如下：
　　(1)無水平來流時，腔體內(nèi)對流系統(tǒng)為定常流動。系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)了Rayleigh-Bénard對流斑圖，對流斑圖表現(xiàn)出對

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