Rayleigh-Bénard(RB)湍流热对流系统是从众多自然现象中抽象出来的研究对流问题的经典流体力学模型。在RB理论模型中,对流槽上下导板均为恒温(低温或高温)热源。然而,自然界中的很多对流流动都受到非均匀的外力驱动。此外,在充分发展后的对流实验系统内,导板的温度会受到大尺度环流的影响,其分布也不是绝对均匀的。因此,对非均匀加热RB系统进行研究,可以提高我们对对流现象和湍流传热机制的认识与理解。本文实验采用宽高比固定为Γx=0.99,Γy=0.25的长方体对流槽,以水为对流介质,通过调节加热片的输入功率,改变系统注入能量的空间分布,研究了空间线性非均匀加热对RB系统传热效率的影响。本文的第一个部分为均匀加热对照实验。实验中Prandtl(Pr)数固定在5.4左右,我们分别测量了9×108≤Ra≤1×1010范围内的15组不同Rayleigh(Ra)数下的无量纲传热效率Nusselt数(Nu),得到了Nu~Ra0.286这一标度律关系,与理论预测和前人实验结果相符。本文的第二个部分研究了线性非均匀加热对系统传热效率的影响。通过调节下导板内置的3组加热片的输入功率,使其呈线性分布,实验达到了很好的线性非均匀加热效果。我们将相邻加热片间的功率差值与加热片的总功率之比定义为非均匀加热强度δ,测量了3组不同非均匀加热强度δ=1/6、1/4、1/3下Nu-Ra关系。实验结果表明:(1)线性非均匀加热条件下,上导板的温度近似均匀分布,下导板的温度近似呈线性分布,且非均匀加热强度δ越大,下导板的温度分布越不均匀。此外,改变上下导板温差也会对下导板的温度分布造成一定的影响。(2)与均匀加热实验相比,线性非均匀加热条件下Nu数获得了提升,最大增幅达到8%,湍流传热效率明显提高。(3)Ra数较低时,非均匀加热强度δ越大,Nu数的提升越明显。同一非均匀加热强度δ下,Ra越高,Nu数的增幅也越大。(4)我们认为线性非均匀加热状态下,不对称的下温度边界层有效地促进了热羽流的生成,进而提高了传热效率。非均匀加热强度δ越大,或者Ra越高,下温度边界层的不对称性越强,传热效率的提升越显著。而当Ra数较高时,在有限热导率效应的影响下,羽流生成的频率受到了一定的限制,不同工况中Nu数的提升基本保持一致。