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双扩散对流系统是指流体中同时存在两种不同的分子扩散率(如温度扩散与浓度扩散)，并相互作用而引起的流体运动变化。该研究主要应用于大洋环流、环境中热与污染物质的扩散等领域。在较高Rayleigh数的双扩散对流运动中，温度、浓度和速度场之间的强耦合作用导致了许多特殊的小尺度现象出现，深入研究和探讨这些结构的传热传质效应具有现实意义。
我们将基于边界拟合坐标下的高精度有限差分法<[27]>和泊松方程的高精度求解器DFPS2H<[39]>结合，得到基于杂交网格的高精度数值方法<[1]>，并将其应用于双扩散对流现象的数值模拟。计算结果表明，该算法能有效模拟多种稳态和非稳态的复杂流动(包括方腔环流、自然对流和双扩散对流问题)，显示其中小尺度结构的演化过程，并且对于提高整体的计算精度、计算效率和稳定性十分有效。
文中通过定性地比较分层系统在不同的温度梯度作用下交界面的发展变化和局部的小尺度特征，揭示了高Rayleigh数下分层系统的流动机制；通过数值模拟和分析实验条件的差异，发现导致文献<[24]>中两组实验结果不一致的根本原因是观测溶液浓度分布的方法上存在差异；文中进一步探讨了Soret效应对双扩散对流系统的影响，指出在高Rayleigh数流动的数值模拟中应该考虑温度梯度对传质的影响，即Soret效应。
通过比较不同参数下的盐指对流现象，发现在较高Rayleigh的盐指对流中，盐指结构并不总是成对地出现；上升的簇状流具有更丰富多样的形态；盐指在发展过程中相互影响，使界面现象变得凌乱；Rayleigh数越高，盐指对流越强烈，由盐指引起的传热传质效应也越强；Lewis数较低时，盐度的扩散作用占优，导致盐指的尺寸增大且数量减少；减缓盐指的演化速度使盐指的轮廓变得模糊；浮力比较小时，盐指主要沿垂向运动并保持蘑菇状的羽状结构结构，说明盐度梯度是导致盐指不稳定的因素之一。除此之外，本文还探索性地将对盐指对流现象的研究拓展到多孔介质领域，主要关注多孔介质中的液相流动规律和传热传质过程。通过比较不同孔隙率的多孔介质对盐指对流的传热传质效应的影响，发现在标准孔隙率较低的多孔介质中，盐度扩散的速度明显比热扩散的速度快，盐指很快触及上下壁面，使得上下层的盐度梯度迅速减小，这是与非多孔介质相比具有明显差异之处。