采用二維流體力學(xué)基本方程組對(duì)Prandtl數(shù)Pr=0.72具有水平流動(dòng)的對(duì)流斑圖成長(zhǎng)和動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬.結(jié)果說明,對(duì)于給定的相對(duì)Rayleigh數(shù)Ra_r=5（Rayleigh數(shù)Ra=8 540）和Reynolds數(shù)Re=22.5,行波對(duì)流斑圖的成長(zhǎng)分為三個(gè)階段,即對(duì)流發(fā)展階段、指數(shù)成長(zhǎng)階段、周期變化階段（過渡調(diào)整區(qū)、穩(wěn)定周期變化區(qū)）.行波對(duì)流的平均波數(shù)隨著時(shí)間的發(fā)展或者對(duì)流斑圖的成長(zhǎng)而減小.隨著相對(duì)Rayleigh數(shù)的增加,行波對(duì)流的指數(shù)成長(zhǎng)階段的時(shí)間變短,對(duì)流最大垂直流速的成長(zhǎng)率變大.對(duì)于水平流動(dòng)Re=5時(shí),對(duì)流最大垂直流速的成長(zhǎng)率γ_m與Ra_r的關(guān)系為γ_m=0.004 8Ra^{6.065 3}_r.在周期變化階段,經(jīng)過行波對(duì)流斑圖和對(duì)流參數(shù)的過渡調(diào)整區(qū)后,對(duì)流進(jìn)入斑圖和對(duì)流參數(shù)的穩(wěn)定周期變化區(qū).對(duì)于給定的Ra_r=5時(shí),行波對(duì)流的無量綱周期T_t隨著Re變化的關(guān)系式為T_t=0.001 4Re... 

【文章來源】：應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2020,41(10)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

施加水平流動(dòng)的對(duì)流

圖3給出了相應(yīng)于圖2流體參數(shù)情況下,對(duì)流垂直最大流速在成長(zhǎng)階段時(shí)的行波對(duì)流結(jié)構(gòu).每個(gè)框子內(nèi)為某一時(shí)刻的流線圖,每?jī)蓚�(gè)框子之間的時(shí)間間隔Δt=0.21,時(shí)間發(fā)展方向向上.開始對(duì)流初生階段,腔體中基本沒有擾動(dòng),t=0.42后從下游發(fā)生,向上游發(fā)展.行波對(duì)流向下游傳播,行波的波數(shù)和波長(zhǎng)隨著時(shí)間調(diào)整,對(duì)流振幅迅速增大.大致在6<X<12的范圍內(nèi),水平流動(dòng)和熱對(duì)流的相互作用下的行波對(duì)流控制了局面,平均波數(shù)為k=8π/6=4.19.大致在0<X<6的上游范圍內(nèi),水平流動(dòng)支配了流動(dòng)區(qū)域,熱作用被抑制.此區(qū)域?yàn)樗搅鲃?dòng).從而,在腔體內(nèi)形成了局部行波對(duì)流.但隨著時(shí)間的發(fā)展,水平流動(dòng)控制的范圍在縮小,行波對(duì)流控制的范圍在擴(kuò)大.位于4<X<6范圍的水平流動(dòng)和行波對(duì)流的交界面不斷向左移動(dòng).這個(gè)調(diào)整過程明顯.圖3 行波對(duì)流成長(zhǎng)階段的時(shí)空結(jié)構(gòu)

行波對(duì)流成長(zhǎng)階段的時(shí)空結(jié)構(gòu)


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