变速转动对流系统中大尺度环流的振荡与相移

来源 :第八届全国流体力学学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:painangel
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  报道了湍流Rayleigh-Benard对流流场中的大尺度环流(LSC)结构在变速转动参照系下的响应.采用圆柱形纵横比Γ=d/L=1.0的对流腔.实验中对流腔体绕垂直中心轴以转速Ω(t)=Ω1 cos(ωt)+Ω转动.在长时间尺度下(t》2π/Ω0) LSC平面的水平方位角θ发生定向的线性进动;在短时间尺度下(t< 2π/Ω0)θ的去线性分量如r发生与W等周期的振荡θr=-Aθ cos(ωt+Φθ).LSC的温度振幅δ同时发生周期性振荡δ=-Aδ cos(ωt+Φδ).实验发现,由于惯性效应LSC对Ω(t)的响应有延迟,并且Φδ<Φθ<0.随着实验控制参数Sr=ω/(2Ω0Ro)上升,相移幅度|Φδ|和|Φθ|增长;而振幅Aδ和Aθ减弱.实验进一步在中等Sr数(Sr~0.02)范围内发现δ和θdr的倍频振荡,解释为对流场中黏滞边界层厚度对Ω的非线性响应.最后,实验观察结果由描述δ和θ的一组随机微分方程给出了理论解释.
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