二成分混合流体Rayleigh-Benard对流

Rayleigh-Benard(RB)对流是研究非平衡对流的稳定性、非线性动力学特性及湍流形成机理的典型模型之一。在介绍RB对流研究方法的基础上，论述了其最新研究进展：混合流体RB对流运动的稳定性及其非线性动力特性；RB对流与水平流动相耦合时的非线性动力特性。最后提出了有待进一步研究和探讨的问题。     

超临界混合流体自然对流的三维数值模拟

针对三维矩形腔体中超临界氮氩混合流体的Rayleigh-Bénard对流进行了数值模拟,研究了活塞效应、Soret效应和Dufour效应在自然对流发生发展过程中所产生的影响.结果显示:3种效应作用下自然对流可分为稳定边界层、对流产生和发展、稳定对流3个阶段.活塞效应在稳定热边界层时期发挥主导作用并促进对流发生,形成双热边界层结构.受温度梯度驱动Soret效应引起组分定向迁移,产生Dufour效应促进能量输运.与拟纯流体对比后发现,自然对流发展阶段混合流体中Soret和Dufour效应具有促进流动增强换热的效果.     

双局部行进波对流的高精度数值模拟

文章采用高精度紧致格式,对双局部行进波的对流形态进行数值模拟,探讨了具有中等Soret效应的混合流体双局部行进波的形成过程,并进一步分析了双局部行进波的存在区间对相对瑞利数r的依赖性。研究发现:当分离比为φ=-0.47时,延展行进波向双局部行进波过渡的过程依赖于r。数值模拟结果显示,当r=1.23时,得到了稳定的双局部行进波。文中分析了双局部行进波的稳定性对r的关系,确定了存在稳定的双局部行进波的r的范围为r=1.23～1.61。     

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...     

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。     

Rayleigh-Benard对流初值敏感度模拟研究

通过建立自由界面的Rayleigh—benard对流模型,数值模拟得到了具有不同涡数的benard花胞的稳定二维流场。研究中分别以正反向2、3涡的benard流动作为初始值,在对应相同工况下做数值模拟计算,结果验证了不同初始值对稳定benard花胞的形成无影响。     

混合流体对流运动的研究进展

混合流体对流是研究非平衡对流的稳定性、非线形动力学特性及湍流形成机理的典型模型之一.本文论述了混合流体对流的主要研究进展.在此基础上,对混合流体对流的数值模拟的研究提出了有待进一步研究和探讨的问题.     

中等长高比腔体内的混合流体Undulation行进波

通过二维流体力学基本方程组模拟了具有较强Soret效应(分离比ψ＝-0.47)的混合流体在中等长高比(Γ＝12)腔体内的Rayleigh-Benard对流运动.研究了不同瑞利数情况下腔体内出现的各种行进波状态,详细地探讨了Undulation行进波(UTW)的特性、时空结构及稳定性.     

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.     

圆柱容器内Rayleigh—Benard湍流对流的数值模拟

采用差分方法求解基于Boussinesq假设下三维不可压缩Navier-Stokes方程，直接数值模拟了底部加热、顶部冷却的竖直圆柱容器内Rayleigh-Benard湍流对流问题，探讨了不同形参比下流场中大尺度环流结构、轴对称环状涡结构的变化规律，分析了形参比对于平均流场和湍流脉动统计量以及表征传热特性的Nusselt数的影响．     

双流体Poiseuille—Rayleigh—Benard流动中脉冲扰动的时空演化

采用混合有限元方法考察了计及Soret效应的双流体Poiseuille-Rayleigh—Benard流动在初始脉冲扰动下的时空演化过程．计算表明，在不同的参数下流动有着不同时空演化特征（稳定，对流不稳定或绝对不稳定），这些数值结果与由正则模方法的线性稳定性理论分析结果是完全一致的．     

对流槽宽高比对长方体湍流热对流系统传热的影响

采用长方体对流槽,研究以水为流体介质的Rayleigh-Benard（RB）湍流热对流系统中,对流槽宽高比对系统湍流传热Nu-Ra关系的影响.改变对流槽的高度,使对流槽的宽高比分别为（Γ,Γ）=（1.00,0.30）,（2.00,0.60）,（4.00,1.20）,（7.25,2.18）,（14.29,4.29）和（20.84,6.25）,实验参数Rayleigh数（Ra）和Prandtl数（Pr）的变化区间分别为5.0×10⁵≤RA≤5.6×10¹⁰和5.3≤Pr≤7.0.结果表明,与圆柱形对流槽中的情形不同,长方体对流槽中系统湍流传热的Nu-Ra关系几乎独立于系统对流槽的宽高比.     

双组分单分子膜行为特征的研究

以DPPC／DPPG、DPPC／DOPG、DPPC／DMPA三组二元混合物为对象,制备了相应的单分子膜;并测定其表面压-分子平均面积(π—A)曲线,运用表面热力学原理对其进行分析,建立了过量自由能与表面压、组成等参数之间的函数关系式。实验数据及计算结果表明,该关系式能定量描述双组分单分子膜在舒张-压缩循环过程中的“挤出”现象。     

垂直矩形窄缝流道中混合对流换热的数值模拟

直接使用N－S方程，采用将重力项化为与温度和差压有关函数的处理方法，对垂直矩形窄缝流道中定热流密度下混合单相层流对流换热进行了数值模拟，发现了在整个流道靠近加热壁面区域存在强烈的“烟囱效应”，在层流流动时，由于该效应的存在，使近壁区域的工质扰动加强，从而提高局部对流换热系数，但将造成整个加热壁面换热系数分布不均匀，故该种对流方式只能用于较低热流密度的传热，若壁面的热流密度过高，将对整个流道的安全性造成很大威胁，所建立的浮力影响模型可以预测混合对流时的传热，经过正能用于计算湍流混合对流换热。