轴向通流旋转盘腔内类Rayleigh-Benard对流稳定性研究

利用数值模拟的方法对冷气轴向通流旋转盘腔的流动过程进行了研究。研究发现 ,对应一进口冷气的雷诺数 ,存在一临界瑞利数 ( Rac) ,高于该瑞利数 ( Ra) ,流动出现不稳定现象 ,且 Ra越大 ,不稳定行为越严重。对于特例 ,盘腔内的流动可以看成是由类 Rayleigh-Benard对流和强迫对流两个区域构成 ,两个区域通过能量和质量交换相互影响 ,流动随着 Ra的增加从稳态发展为非稳态 ;采用频谱图分析的方法对数值解的不稳定性进行定性分析 ,结果显示随着 Ra的增大 ,数值解经历了从稳定解到分贫的周期性不稳定和准周期不稳定的发展过程。离心浮升力引起的类 Rayleigh-Benard对流是造成流动从稳定到不稳定发展的重要原因 。

大瑞利数下二维Benard对流演化过程的DSMC仿真研究

利用DSMC(DirectSimulationMonteCarlo)方法研究了大Rayleigh(瑞利)数条件下稀薄气体的二维Benard对流的特性。考察了流动的非定常演化过程及若干流动特征量随时间的变化特征,得到了与实验较为一致的结论。计算结果表明,当流动控制参数不断增大时,二维Benard对流从热传导状态过渡到热对流状态表现出明显的非定常演化特征。最后当瑞利数增大到一定程度后,流动显示出混沌的特征。

矩形腔体中Rayleigh-Benard对流结构的分析

通过对二维流体力学基本方程的数值摸拟,讨论了在二维矩形腔体中,不同条件与Rayleigh-Benard(RB)对流耦合作用的结构图案和特性。在分析了RB对流结构的基础上,分别对比分析了水平流及脉冲流与RB对流耦合作用的结构,并得出了其规律。RB对流系统为定常流动,对流轨道具有空间周期性。当RB对流与水平来流耦合作用时,系统为非定常流动,对流结构既表现空间周期性,同时也表现时间周期性。当外加来流的大小呈周期性变化时,此时系统流动的形式与外加来流的周期密切相关。

双流体Rayleigh-Benard对流中的局部行波

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。据此,通过流体力学基本方程组的数值模拟,探讨了分离比ψ=-0.4时双流体局部行波的形成过程;讨论了双流体局部行波流速场、温度场、浓度场、平均浓度流的结构和特性,分析了局部行波被局部化的原因。研究结果表明:局部行波始终在背离端壁方向传播并被限定在此端,它存在于腔体左端还是右端取决于经过过渡后对传波中最终控制腔体的一支行波的传播方向;在局部行波的存在范围内(1.519≤r≤1.604),随相对瑞利数增加,衡量对流振幅的最大垂直流速、特征通过流体层的垂直热流量的努塞尔数、局部行波宽度等都在增加,但反映浓度特性的混合参数减小。

混合流体Rayleigh-Benard对流的多重稳定性现象

通过流体力学基本方程组的数值模拟,初步探讨了矩形腔体内具有Soret效应的混合流体Rayleigh-Benard对流系统中斑图(Pattern)选择的多重稳定性(Multistability)现象.包括有间歇性缺陷的行波和缺陷源水平运动的对传波(Counterpropagating wave)的多重稳定性现象,不同波数的摆动(Undulation)行波的多重稳定性现象,行波和摆动行波的多重稳定性现象等.对由沿着r增加或r减小方向计算引起的斑图转化过程的滞后(Hysteresis)现象也进行了分析.结果说明混合流体Rayleigh-Benard对流系统中的滞后现象和多重稳定性现象是存在的.

稀薄气体条件下Rayleigh-Benard系统稳定性的DSMC仿真研究

本文利用DSMC(DirectSimulationMonteCarlo)方法研究了稀薄气体条件下Rayleigh Benard系统的稳定性问题。考察了在经典的Boussinesq假设不再成立时 ,Rayleigh Benard系统稳定性问题的特征。研究指出在气体的稀薄条件下 ,初场密度梯度的方向和Rayleigh数是影响Rayleigh Benard系统不稳定性的主要因素。

周期加热的Rayleigh-Benard对流时空结构

通过二维流体力学基本方程组的数值模拟,研究了普朗特数Pr=6.99时矩形渠槽周期加热对Rayleigh-Benard对流时空结构的影响.当水平流动强度Re=0时,发现稳定的由周期加热引起的局部定常对流.当Re比较小时,对流滚动抑制水平流动,获得了由周期加热引起的局部行波对流.当水平流动强度比较大时,由于周期加热与水平流动相互作用,水平流动抑制部分对流滚动,导致对流区域上游附近出现传导区域,对流区域减小,从而形成一种新的局部行波对流结构.并进一步讨论了Rayleigh-Benard对流时空结构的动力学特性.

Rayleigh-Benard对流及其在工程中的应用

Rayleigh-Benard对流是日常生活中常见的一种热对流现象。本文在介绍Rayleigh-Benard对流的基础上讨论了工程中存在的一些Rayleigh-Benard对流以及Rayleigh-Benard对流原理在工程中的应用。

水平来流对Rayleigh-Benard对流斑图的影响

通过流体力学基本方程的数值模拟,研究了二维矩形腔体中水平来流对Rayleigh-Benard对流斑图的影响。在水平流动的参数U=0时获得了两种波数的定常对流斑图;当来流参数U=2.982时获得了行进波对流斑图;在来流参数U=17时,发现了一种局部行进波斑图。文中还讨论了这些对流斑图的动力学特性。

水平流动作用下的纯流体Rayleigh-Benard对流时空结构

通过二维流体力学基本方程组的数值模拟,研究了普朗特数Pr=1.0时矩形渠槽中水平流动作用下的纯流体Rayleigh-Benard对流时空结构的影响,并与Pr=6.99时的结果进行了比较。结果表明:当水平流动雷诺数Re=0时,定常对流的波数随着瑞利数的增加而变大;对于相对瑞利数r=3.0的情况,当Re<40时,获得了行波对流结构,当40≤Re≤75时,出现了局部行波对流结构;在局部行波对流存在的范围内,随着雷诺数的增加或瑞利数的减小,局部行波对流的存在宽度减小;当Pr从6.99减小到1.0时,局部行波对流的Re依赖范围将由9≤Re≤18变成40≤Re≤75。

具有水平流动的Rayleigh-Benard对流斑图

本文利用数值模拟,探讨了普朗特数Pr=0.0272时有水平流动的Rayleigh-Benard对流结构.当水平流动强度Re=0时,发现定常对流的多重稳定性.当Re ≠0时,Rayleigh-Benard(RB)对流中存在三种对流斑图.它们的出现依赖于水平流动强度Re和相对瑞利数r.与Pr=6.99相比,在Pr=0.0272时的行波具有不同的动力学特性.

Rayleigh-Benard对流温度信号的混沌特性分析

为了揭示Rayleigh-Benard湍流存在的混沌特征,通过对Rayleigh-Benard对流温度信号的时间序列分析,研究了混沌特性随测量点变化的规律。采用G-P算法和小数据法分别得到了描述序列混沌特性的关联维、最大Lyapunov指数及Kolmogorov熵特征参数,证实了高Ra数下Rayleigh-Benard对流湍流信号存在低维混沌奇异吸引子的特性。

具有不同来流形式的Rayleigh-Benard对流特性

主要研究了在二维矩形腔体中,不同条件对Rayleigh-Benard对流时空结构影响。首先分析了没有水平流速作用下,Rayleigh-Benard对流的对流特性;其次,分析了具有水平流速作用下的Rayleigh-Benard对流的特性;最后,分析了在变调流速作用下,Rayleigh-Benard对流的特性。总结得出对流结构的动力学特性和时空结构。

Rayleigh-Benard对流中小扰动的发展及对流斑图

通过二维流体力学的扰动方程组的数值模拟,探讨了分离比ψ=-0.2时,长高比Γ=30的矩形腔体中混合流体Rayleigh-Benard对流发生点附近扰动的成长和斑图的形成。结果表明:温度场线性成长阶段扰动的成长率γ_m是相对瑞利数r的函数,成长率γ_m随着相对瑞利数r的变化关系式为γ_m=0.9351r^(5.2039);在对流发生点附近的瞬态斑图取决于相对瑞利数r。给出了不同的相对瑞利数r(r分别为1.5、1.7、1.8)的情况下从小振幅到大振幅稳定状态的过渡过程中的两种不同的对流斑图,并讨论了其动力学特性。研究发现,当r较大时,存在行波与定常波共存的现象。

多分形特性的子波分析及其在Rayleigh-Benard对流温度信号中的应用

本文采用子波分析方法,首先对一给定信号的奇异性作了分析,然后利用子波变换极大模(WTMM)理论,对三分Cantor集的分形特性作了研究,在此基础上,将WTMM理论应用于Rayleigh-Benard对流的温度信号。研究结果表明,子波方法不仅能够准确判别出信号奇异点的位置,而且还能具体给出描述该奇异强度的Holder指数h(x)的大小;且能够给出描述奇异信号的分形(包括多分形)的各种参数,如h、D(h)、)(qt等。应用于Rayleigh-Benard对流温度信号后,发现温度信号是多分形的,它的多层次,多尺度的结构完全可由多分形谱反映出来,所得结果与采用测度理论中微元覆盖的方法得到的分形参数吻合较好。

重力变调作用对Rayleigh-Benard对流的影响

Rayle igh-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。本文通过流体力学基本方程组的数值模拟研究了二维矩形腔体中重力变调作用对RB对流中的行进波的影响,进一步研究了对流斑图结构及其非线性特性。结果表明:对流参数的变化周期依赖于重力变调作用的周期。

矩形通道内具有Rayleigh-Benard对流的湍流换热大涡模拟

基于动态Smagorinsky涡黏模型对矩形通道截面内具有Rayleigh-Benard对流的湍流充分流动和换热问题进行了大涡模拟研究,分析了浮升力对管道截面的平均速度、温度分布以及雷诺应力的影响.湍流雷诺数为400,格拉晓夫数从105变化到107.研究结果表明:随着格拉晓夫数的增大,浮升力增强,通道内平均速度减小;亚格子黏性系数明显增大,湍流强度增强,换热也明显增强;由于浮升力的存在,在高温壁面附近,主流湍动能减小,展向湍流强度大大增强;初始条件对平均速度及温度的分布有一定的影响,但对平均的阻力系数及换热系数没有影响.

Rayleigh-Benard系统不稳定性的DSMC方法研究(英文)

本文应用DSMC方法初步研究了稀薄气体状态下Rayleigh-Benard系统的不稳定性特征,着重考察了气体密度梯度对Rayleigh-Benard系统不稳定性特征的影响。研究表明DSMC方法能够成功地模拟Rayleigh-Benard系统内涡的运动,得到了与外力方向相反的密度梯度会增加Rayleigh-Benard系统流动不稳定性的结果。

Benard花纹的格子BGK模拟

建立了用于模拟二维Benard对流现象的格子BGK模型，该模型要求粒子碰撞过程不仅满足质量和动量守恒，而且满足能量守恒，结合二迭加FHP模型和三迭加HPP模型，确定了此模型的平衡态形式，导出了此模型对应的宏观质量、动量和能量方程，用该模型成功地模拟了二维Benard花纹．

Rayleigh-Benard对流中的分歧解

Rayleigh-Benard对流是研究对流动力学的时空结构及非线性动力学特性的经典模型之一。根据二维流体力学基本方程组,采用流体力学FLUENT计算软件,在封闭渠槽内以长高比Γ=10为例,分别对普朗特数Pr=1的气体和Pr=6.99的水的两种流体进行了对流模拟计算,分别得到了两种纯流体在不同瑞利数R下对流的温度场和流速场。并且发现在R的某个范围内存在不同波数的对流流场结构,说明了定常流动解的不唯一性,存在着分歧解。