旋转的Benard问题中线性算子谱的研究

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所谓旋转的贝纳得(Bénard)问题就是一个从底部加热的旋转的流体夹层,该问题常用来作为热对流研究的标准模型。 在本文中,我们在笛卡尔坐标系Oxyz中考虑一无限平行的平面夹层R<2>×(0,d),其中z轴是与重力方向相反,且其方向向量为k=(0,0,1)。绕z轴旋转的夹层中充满了不可压缩流体且夹层从底部加热。如果夹层底部和顶部的温度差较小,则黏性力和重力占主导,因而流体处于静止状态,通常称为基态。当温度差增较大时,浮力克服黏性力而起主导作用,此时基态会失稳进而产生对流。 本文从该问题所满足的方程Boussinesq方程出发分别讨论了边界条件为双自由面和双固壁时上述旋转的Bénard问题的线性化谱问题。记线性化谱问题中所有特征值σ的实部的最小值为ξ<,0>(=min{Reσ})。这里σ是衰减率而不是物理学中的增长率,所以ξ<,0>就标志着扰动衰减率的下确界。 本文主要研究在取定一些参数后,ξ<,0>与旋转速率Ω<,z>的关系以及ξ<,0>与瑞利(Rayleigh)数R的关系。可得到以下结论:当取定其它参数后,ξ<,0>是Ω<,z>的增函数,且当Ω<,z>→+∞时,ξ<,0>存在极限,且该极限依赖于普朗特(Prandtl)数Pr和边界条件;当取定其它参数后,ξ<,0>是R的减函数。
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