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湍流热对流大尺度环流反转时的角涡特性

包芸 宁浩 徐炜

湍流热对流大尺度环流反转时的角涡特性

包芸, 宁浩, 徐炜
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  • 本文采用DNS方法计算二维方腔Rayleigh-Bnard热对流. 在软湍流区热对流场呈现大尺度环流和两个反向转动的角涡,并出现了大尺度环流的反转现象. 连续的温度等值线和流线图清晰地描述了反转现象的全过程. 在反转过程中,角涡的大小尺度变化起到重要的作用. 对角涡大小尺度变化的分析发现,在反转现象中其角涡尺度随时间的变化出现剧烈的振荡,而没有反转现象的热对流场中角涡尺度变化只有小幅的脉动. 对反转过程前后的角涡大小尺度、典型位置速度及角点附近温度等流动特性进行了探讨和分析,发现反转是在瞬间完成的,角涡内速度脉动较小、温度较高,反转前角涡尺度与角涡侧壁垂向速度变化具有同步性.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11372362)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-10-05
  • 修回日期:  2014-04-16
  • 刊出日期:  2014-08-05

湍流热对流大尺度环流反转时的角涡特性

  • 1. 中山大学力学系, 广州 510275;
  • 2. 广东海洋大学海洋与气象学院, 湛江 524088
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11372362)资助的课题.

摘要: 本文采用DNS方法计算二维方腔Rayleigh-Bnard热对流. 在软湍流区热对流场呈现大尺度环流和两个反向转动的角涡,并出现了大尺度环流的反转现象. 连续的温度等值线和流线图清晰地描述了反转现象的全过程. 在反转过程中,角涡的大小尺度变化起到重要的作用. 对角涡大小尺度变化的分析发现,在反转现象中其角涡尺度随时间的变化出现剧烈的振荡,而没有反转现象的热对流场中角涡尺度变化只有小幅的脉动. 对反转过程前后的角涡大小尺度、典型位置速度及角点附近温度等流动特性进行了探讨和分析,发现反转是在瞬间完成的,角涡内速度脉动较小、温度较高,反转前角涡尺度与角涡侧壁垂向速度变化具有同步性.

English Abstract

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