具有水平流動的Rayleigh-Benard對流.pdf

1、非線性系統(tǒng)是目前在世界范圍內(nèi)引起廣泛關(guān)注的研究課題之一,是自然界和工程技術(shù)領(lǐng)域里最普遍的現(xiàn)象。Rayleigh-Benard對流是研究非平衡對流的斑圖(pattern)及非線性動力學(xué)特性的典型模型之一。它具有實(shí)驗(yàn)易于控制,對流運(yùn)動支配方程明確等優(yōu)點(diǎn)。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(dǎo)致空腔內(nèi)流體運(yùn)動的流動現(xiàn)象。該系統(tǒng)揭示了極其豐富的動力學(xué)現(xiàn)象。自1900年以來,

2、科學(xué)工作者首先對底部加熱的純流體對流運(yùn)動進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度梯度超過某個臨界值之后會出現(xiàn)規(guī)則的流動斑圖的定常對流運(yùn)動。這些斑圖通常是柱狀的,水平截面為正三角形,矩形或正六角形的胞腔。后來,人們又進(jìn)行了廣泛深入的研究,獲得了豐富的成果。本文使用商業(yè)軟件Fluent,對流體力學(xué)基本方程組進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。通過改變相對瑞利數(shù)、水平來流強(qiáng)度和底部加熱條件,計(jì)算出各種狀態(tài)下的流動特性和時空結(jié)構(gòu)。針對Pr=6.99、Pr=0.025和Pr=1三種流體