【摘 要】
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非线性系统是目前在世界范围内引起广泛关注的研究课题之一,是自然界和工程技术领域里最普遍的现象。Rayleigh-Benard对流是研究非平衡对流的斑图(pattern)及非线性动力学特
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非线性系统是目前在世界范围内引起广泛关注的研究课题之一,是自然界和工程技术领域里最普遍的现象。Rayleigh-Benard对流是研究非平衡对流的斑图(pattern)及非线性动力学特性的典型模型之一。它具有实验易于控制,对流运动支配方程明确等优点。所谓Rayleigh-Benard对流,就是在一个封闭的空腔内,其上表面温度恒定,下表面加热,从而形成温度差导致空腔内流体运动的流动现象。该系统揭示了极其丰富的动力学现象。自1900年以来,科学工作者首先对底部加热的纯流体对流运动进行了研究。发现当温度梯度超过某个临界值之后会出现规则的流动斑图的定常对流运动。这些斑图通常是柱状的,水平截面为正三角形,矩形或正六角形的胞腔。后来,人们又进行了广泛深入的研究,获得了丰富的成果。本文使用商业软件Fluent,对流体力学基本方程组进行数值计算。通过改变相对瑞利数、水平来流强度和底部加热条件,计算出各种状态下的流动特性和时空结构。针对Pr=6.99、Pr=0.025和Pr=1三种流体,分别阐述了不同来流条件下所发生的行进波和局部行进波。对Pr=6.99的流体,还阐述了具有变调来流情况下的行进波和局部行进波。探讨了它们的时空结构及动力学特性。并对Γ=40的矩形腔体进行下壁面周期性加热时,研究了这种波的时空结构及动力学特性。
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