具有水平流动的对流斑图成长和动力学特性

发布时间：2021-11-06 16:35

　　采用二维流体力学基本方程组对Prandtl数Pr=0.72具有水平流动的对流斑图成长和动力学特性进行了数值模拟.结果说明,对于给定的相对Rayleigh数Ra_r=5（Rayleigh数Ra=8 540）和Reynolds数Re=22.5,行波对流斑图的成长分为三个阶段,即对流发展阶段、指数成长阶段、周期变化阶段（过渡调整区、稳定周期变化区）.行波对流的平均波数随着时间的发展或者对流斑图的成长而减小.随着相对Rayleigh数的增加,行波对流的指数成长阶段的时间变短,对流最大垂直流速的成长率变大.对于水平流动Re=5时,对流最大垂直流速的成长率γ_m与Ra_r的关系为γ_m=0.004 8Ra^{6.065 3}_r.在周期变化阶段,经过行波对流斑图和对流参数的过渡调整区后,对流进入斑图和对流参数的稳定周期变化区.对于给定的Ra_r=5时,行波对流的无量纲周期T_t随着Re变化的关系式为T_t=0.001 4Re... 

【文章来源】：应用数学和力学. 2020,41(10)北大核心CSCD

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【部分图文】：

施加水平流动的对流

图3给出了相应于图2流体参数情况下,对流垂直最大流速在成长阶段时的行波对流结构.每个框子内为某一时刻的流线图,每两个框子之间的时间间隔Δt=0.21,时间发展方向向上.开始对流初生阶段,腔体中基本没有扰动,t=0.42后从下游发生,向上游发展.行波对流向下游传播,行波的波数和波长随着时间调整,对流振幅迅速增大.大致在6<X<12的范围内,水平流动和热对流的相互作用下的行波对流控制了局面,平均波数为k=8π/6=4.19.大致在0<X<6的上游范围内,水平流动支配了流动区域,热作用被抑制.此区域为水平流动.从而,在腔体内形成了局部行波对流.但随着时间的发展,水平流动控制的范围在缩小,行波对流控制的范围在扩大.位于4<X<6范围的水平流动和行波对流的交界面不断向左移动.这个调整过程明显.图3 行波对流成长阶段的时空结构

行波对流成长阶段的时空结构


本文编号：3480161