混合流体Rayleigh-Benard对流在初始不稳定点就产生时间依赖的动力学行为,是一个非常理想的研究稳定性、分岔、复杂时空演化的系统。以往的研究着重空间无限系统中对称的周期性结构,实际受空间限制及边界的影响,系统的时空演化往往很复杂。本项目采用直接数值模拟对有限长腔体内混合流体行波对流进行了较为系统的研究,主要内容包括线性稳定性分析,分叉特性,局部化行波,多重稳定性,含缺陷的行波及其控制,无反射边界条件下的行波演化等。稳定性分析得到了对流发生的临界参数,分析了临界参数对物性参数的依赖性。长对流空腔的分叉也是亚临界,在一组参数的情况下,得到了六种对流斑图形态,但各自的稳定性相差很大。局部化行波的锋面有前缘及后缘两类,锋面区的浓度梯度扩散改变对流导致的平均浓度环流,使得前缘及后缘锋面浮力分布规律不同,决定了局部行波的稳定性。获得了三类多重稳定的对流斑图,分别具有不同的传热传质特性。波数的调谐是时空位错缺陷形成的机理,边界加热或冷却可以消除时空位错缺陷。减小两端瑞利数,使对流衰减,消除了两端反射,从不同对称性的线性波开始,得到了空间完全均匀的行波对流,或从固定源发出的均匀的对传波。
英文主题词traveling wave; spatiotemporal defect; numerical simulation; boundary conditions; control