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小长高比腔体中的行进波对流

王思怡  
【摘要】: 对流是自然界中普遍存在的现象,比如:引起天气变化的大气环流;海水受温度、盐度共同作用产生的大洋环流;引起大陆板块漂移的地幔对流;决定地磁场产生和变化的外地核对流;大气中,热量与污染物质的扩散等都属于典型的对流现象。除此之外,还有许多与对流有关的现象。对这些现象的深入理解无论是在人们与自然和谐共处方面还是在控制利用自然方面都是不可缺少的,因此,关于这方面的研究引起了越来越多的学者的关注。 本文旨在通过求解流体力学基本方程组,模拟矩形窄长腔体内,二成份混合流体Rayleigh-Benard对流的流场、温度场、浓度场,根据各种场的结构及特性,研究对流斑图结构及其非线性特性。论文重点计算了小扰动下长高比Γ=10,分离比Ψ-0.60、-0.40、-0.20下的矩形腔体中出现的对流斑图,观察到了局部行进波、有缺陷的行进波、无缺陷的行进波、对传行进波、摆动行进波及定常对流。分析了这些行进波的流速场、温度场、浓度场,根据各种场的结构及特性,研究对流斑图结构及其非线性特性;通过比较不同分离比下出现的同种行进波状态,探讨了各种行进波的存在区间、时空结构及其稳定性等;利用对流特性参数的分析总结了斑图状态对分离比的依赖性。同时,还计算了初值为0时长高比Γ=10,分离比Ψ=-0.40下的矩形腔体中出现的对流斑图,并将袁喆,余荔等人的研究成果与自己的研究成果做了综合分析。


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