傾斜層中的對流斑圖及其臨界條件
發(fā)布時間：2021-11-17 21:25
通過二維流體力學基本方程的數(shù)值模擬,探討了Prandtl（普朗特）數(shù)Pr=6.99時,傾斜矩形腔體中的對流斑圖和斑圖轉(zhuǎn)換的臨界條件.根據(jù)傾角θ和相對Rayleigh（瑞利）數(shù)Rar的變化,傾斜矩形腔體中的對流斑圖可以分為:單滾動圈對流斑圖、充滿腔體的多滾動圈對流斑圖和過渡階段的多滾動圈對流斑圖.當θ一定時,隨著Rar的減小,系統(tǒng)由充滿腔體的多滾動圈對流斑圖過渡到單滾動圈對流斑圖.這時,對流振幅A和Nusselt（努塞爾）數(shù)Nu隨著Rar的增加而增加.當Rar=9時,隨著θ的增加,系統(tǒng)由充滿腔體的多滾動圈對流斑圖過渡到單滾動圈對流斑圖,這時對流振幅A隨著θ的增加而減小,Nusselt數(shù)Nu隨著θ的增加而增加.在θc-Rar平面上對多滾動圈到單滾動圈對流斑圖過渡的模擬結果表明,在Rar=2時,腔體中沒有發(fā)現(xiàn)多滾動圈對流斑圖.在Rar為2.5左右時,腔體中出現(xiàn)多滾動圈到單滾動圈對流斑圖的過渡.當多滾動圈到單滾動圈對流斑...
【文章來源】：應用數(shù)學和力學. 2019,40(04)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
傾斜層對流模型圖Fig．1Themodelfortheinclinedlayerconvection
(a)流線(b)溫度(a)Streamlines(b)Temperatures(c)速度矢量(3≤X≤10)(c)Velocityvectors(3≤X≤10)圖4Rar=3，θ=4°時的對流斑圖Fig．4ConvectivepatternsforRar=3andθ=4°圖5θ=10°時不同Rar下的流線圖Fig．5ThestreamlinesatdifferentRarvaluesforθ=10°圖6θ=10°時對流振幅A隨Rar的變化圖7θ=10°時Nu隨Rar的變化Fig．6VariationofconvectionamplitudeAFig．7VariationofNuwithwithRarforθ=10°Rarforθ=10°圖8是相對Rayleigh數(shù)Rar=9時不同傾角θ情況下對流斑圖的流線圖．可以看出，θ較小時，系統(tǒng)出現(xiàn)的是充滿腔體的多滾動圈對流斑圖．在腔體內(nèi)滾動圈的大小基本相同，滾動圈的波數(shù)基本一致．當θ=20°，22°時，系統(tǒng)進入過渡狀態(tài)，腔體中部分對流圈的波長伸長，波數(shù)變�。蟮膶α魅Φ淖畲罅魉倥c小的對流圈的最大流速接近．對流圈在腔體中的分布大小不一致，不均勻．隨著θ的進一步增加，當θ=23°時，腔體中出現(xiàn)的是單滾動圈對流斑圖．總204傾斜層中的對流斑圖及其臨界條件
之，當Rar一定時，隨著θ的增加，腔體中由充滿腔體的多滾動圈對流斑圖過渡到單滾動圈對流斑圖．圖9是Rar=9時對流振幅A隨著θ的變化．可以看出，在θ較小的充滿腔體的多滾動圈對流斑圖階段，A較大．隨著θ的增加，進入過渡階段，A迅速減�。缓�，隨著θ的增加，進入單滾動圈對流斑圖階段后，A基本不變．圖10是Rar=9時Nu隨著傾角θ的變化．可以看出，Nu隨著θ的增加而增加．圖8Rar=9時不同θ的流線圖Fig．8ThestreamlinesatdifferentθvaluesforRar=9圖9Rar=9時對流振幅A隨傾角θ的變化圖10Rar=9時Nu隨傾角θ的變化Fig．9VariationofconvectionamplitudeAwithFig．10VariationofNuwithinclinationinclinationangleθforRar=9angleθforRar=92．3多滾動圈過渡到單滾動圈對流斑圖的臨界條件由上一小節(jié)的討論發(fā)現(xiàn)，當傾角θ一定時，隨著相對Rayleigh數(shù)Rar的減小，系統(tǒng)由充滿腔體的多滾動圈對流斑圖過渡到單滾動圈對流斑圖．當Rar一定時，隨著θ的增加，腔體中由充滿腔體的多滾動圈對流斑圖過渡到單滾動圈對流斑圖．這一發(fā)現(xiàn)，激勵著我們進一步系統(tǒng)地研究腔體中由充滿腔體的多滾動圈對流斑圖到單滾動圈對流斑圖的過渡．首先，將充滿腔體的多滾動圈對流斑圖和過渡階段的多滾動圈對流斑圖統(tǒng)一歸結為多滾動圈對流斑圖，然后研究多滾動圈到單滾動圈對流斑圖過渡的臨界條件．圖11是θc-Rar平面上對多滾動圈到單滾動圈對流斑圖過渡的模擬結果．可以看出，在Rar=2時，腔體中沒有發(fā)現(xiàn)多滾動圈對流斑圖．在Rar?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種新的混合流體對流豎向鏡面對稱對傳波斑圖[J]. 寧利中,渠亞偉,寧碧波,袁喆,田偉利,劉爽. 應用數(shù)學和力學. 2017(11)
[2]水平來流對擾動成長和對流周期性的影響[J]. 胡彪,寧利中,寧碧波,田偉利,吳昊,寧景昊. 應用數(shù)學和力學. 2017(10)
[3]Poiseuille-Rayleigh-Bénard流動中對流斑圖的分區(qū)和成長[J]. 寧利中,胡彪,寧碧波,田偉利. 物理學報. 2016(21)
[4]兩種不同結構的混合流體局部行波對流斑圖[J]. 寧利中,王永起,袁喆,李開繼,胡彪. 科學通報. 2016(08)
[5]分離比對混合流體Rayleigh-Bénard對流解的影響[J]. 寧利中,王娜,袁喆,李開繼,王卓運. 物理學報. 2014(10)
[6]沿混合流體對流分叉曲線上部分支行波斑圖的演化[J]. 寧利中,余荔,袁喆,周洋. 中國科學（G輯:物理學 力學 天文學）. 2009(05)
[7]混合流體Rayleigh-Benard行波對流中的缺陷結構[J]. 寧利中,齊昕,周洋,余荔. 物理學報. 2009(04)
本文編號：3501667
【文章來源】：應用數(shù)學和力學. 2019,40(04)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
傾斜層對流模型圖Fig．1Themodelfortheinclinedlayerconvection
(a)流線(b)溫度(a)Streamlines(b)Temperatures(c)速度矢量(3≤X≤10)(c)Velocityvectors(3≤X≤10)圖4Rar=3，θ=4°時的對流斑圖Fig．4ConvectivepatternsforRar=3andθ=4°圖5θ=10°時不同Rar下的流線圖Fig．5ThestreamlinesatdifferentRarvaluesforθ=10°圖6θ=10°時對流振幅A隨Rar的變化圖7θ=10°時Nu隨Rar的變化Fig．6VariationofconvectionamplitudeAFig．7VariationofNuwithwithRarforθ=10°Rarforθ=10°圖8是相對Rayleigh數(shù)Rar=9時不同傾角θ情況下對流斑圖的流線圖．可以看出，θ較小時，系統(tǒng)出現(xiàn)的是充滿腔體的多滾動圈對流斑圖．在腔體內(nèi)滾動圈的大小基本相同，滾動圈的波數(shù)基本一致．當θ=20°，22°時，系統(tǒng)進入過渡狀態(tài)，腔體中部分對流圈的波長伸長，波數(shù)變�。蟮膶α魅Φ淖畲罅魉倥c小的對流圈的最大流速接近．對流圈在腔體中的分布大小不一致，不均勻．隨著θ的進一步增加，當θ=23°時，腔體中出現(xiàn)的是單滾動圈對流斑圖．總204傾斜層中的對流斑圖及其臨界條件
之，當Rar一定時，隨著θ的增加，腔體中由充滿腔體的多滾動圈對流斑圖過渡到單滾動圈對流斑圖．圖9是Rar=9時對流振幅A隨著θ的變化．可以看出，在θ較小的充滿腔體的多滾動圈對流斑圖階段，A較大．隨著θ的增加，進入過渡階段，A迅速減�。缓�，隨著θ的增加，進入單滾動圈對流斑圖階段后，A基本不變．圖10是Rar=9時Nu隨著傾角θ的變化．可以看出，Nu隨著θ的增加而增加．圖8Rar=9時不同θ的流線圖Fig．8ThestreamlinesatdifferentθvaluesforRar=9圖9Rar=9時對流振幅A隨傾角θ的變化圖10Rar=9時Nu隨傾角θ的變化Fig．9VariationofconvectionamplitudeAwithFig．10VariationofNuwithinclinationinclinationangleθforRar=9angleθforRar=92．3多滾動圈過渡到單滾動圈對流斑圖的臨界條件由上一小節(jié)的討論發(fā)現(xiàn)，當傾角θ一定時，隨著相對Rayleigh數(shù)Rar的減小，系統(tǒng)由充滿腔體的多滾動圈對流斑圖過渡到單滾動圈對流斑圖．當Rar一定時，隨著θ的增加，腔體中由充滿腔體的多滾動圈對流斑圖過渡到單滾動圈對流斑圖．這一發(fā)現(xiàn)，激勵著我們進一步系統(tǒng)地研究腔體中由充滿腔體的多滾動圈對流斑圖到單滾動圈對流斑圖的過渡．首先，將充滿腔體的多滾動圈對流斑圖和過渡階段的多滾動圈對流斑圖統(tǒng)一歸結為多滾動圈對流斑圖，然后研究多滾動圈到單滾動圈對流斑圖過渡的臨界條件．圖11是θc-Rar平面上對多滾動圈到單滾動圈對流斑圖過渡的模擬結果．可以看出，在Rar=2時，腔體中沒有發(fā)現(xiàn)多滾動圈對流斑圖．在Rar?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種新的混合流體對流豎向鏡面對稱對傳波斑圖[J]. 寧利中,渠亞偉,寧碧波,袁喆,田偉利,劉爽. 應用數(shù)學和力學. 2017(11)
[2]水平來流對擾動成長和對流周期性的影響[J]. 胡彪,寧利中,寧碧波,田偉利,吳昊,寧景昊. 應用數(shù)學和力學. 2017(10)
[3]Poiseuille-Rayleigh-Bénard流動中對流斑圖的分區(qū)和成長[J]. 寧利中,胡彪,寧碧波,田偉利. 物理學報. 2016(21)
[4]兩種不同結構的混合流體局部行波對流斑圖[J]. 寧利中,王永起,袁喆,李開繼,胡彪. 科學通報. 2016(08)
[5]分離比對混合流體Rayleigh-Bénard對流解的影響[J]. 寧利中,王娜,袁喆,李開繼,王卓運. 物理學報. 2014(10)
[6]沿混合流體對流分叉曲線上部分支行波斑圖的演化[J]. 寧利中,余荔,袁喆,周洋. 中國科學（G輯:物理學 力學 天文學）. 2009(05)
[7]混合流體Rayleigh-Benard行波對流中的缺陷結構[J]. 寧利中,齊昕,周洋,余荔. 物理學報. 2009(04)
本文編號：3501667
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