混合流體Rayleigh-Benard對流斑圖的數(shù)值模擬研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、熱對流是一種常見的自然現(xiàn)象,與日常生產、生活息息相關。Rayleigh-Benard對流則是研究熱對流現(xiàn)象的一個經典模型,是指在一個封閉的腔體內,其上表面溫度恒定,下表面加熱,從而形成溫度差導致腔體內流體運動的流動現(xiàn)象。由于該系統(tǒng)試驗簡單易于控制,以及描述該系統(tǒng)的精確方程已知,便于理論分析,故該模型也是被普遍接受研究對流穩(wěn)定性、時空結構和非線性特性的模型之一。 20世紀80年代以來,Rayleigh-Benard對流的研究已集中

2、在二成份混合流體方面,實驗已揭示該系統(tǒng)蘊含非常豐富的時空斑圖動力學行為。同時,隨著計算機技術的迅速發(fā)展,混合流體Rayleigh-Benard對流在數(shù)值模擬方面也有較大進展。 本文旨在于通過求解流體力學基本方程組,模擬矩形窄長腔體內,二成份混合流體Rayleigh-Benard對流的流場、溫度場、濃度場,根據各種場的結構及特性,研究對流斑圖結構及其非線性特性。論文重點計算了長高比г=12和20的矩形腔體,分離比ψ=-0.6、-0

3、.4及-0.2下的對流分叉曲線,以及沿著分叉曲線出現(xiàn)的各種有趣的對流斑圖,其中包括目前未有報道的有缺陷的LTW、有兩個缺陷的TW狀態(tài)、以及缺陷源不隨時間擺動的CPW;詳細闡述了這些特殊行進波的對流特性及斑圖形態(tài);通過比較不同長高比和分離比下出現(xiàn)的同種行進波狀態(tài),探討了各種行進波的存在區(qū)間、時空結構及其穩(wěn)定性等;并對LTW狀態(tài)下平均濃度參數(shù)予以論述,試圖解答LTW的局部存在機理。文末,總結了斑圖出現(xiàn)和斑圖特性對長高比及分離比的依賴性,試圖

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