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弱Soret效应混合流体对流系统的分岔与非线性演化

郑来运 赵秉新 杨建青

弱Soret效应混合流体对流系统的分岔与非线性演化

郑来运, 赵秉新, 杨建青
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  • 混合流体Rayleigh-Bénard(RB)对流是研究非平衡耗散系统的自组织斑图及非线性动力学特性的典型模型. 本文利用高精度数值方法模拟了底部均匀加热的矩形腔体中混合流体RB对流,研究了具有极微弱Soret效应(分离比ψ=-0.02)的混合流体对流的分岔特性及斑图的形成和演化,给出了分岔曲线图. 获得了行波交替闪动的Blinking状态、局部行波对流和定常对流(SOC)三种稳定状态,讨论了状态之间的过渡. 研究发现从Blinking状态到局部行波对流状态的过渡存在迟滞现象,过渡时行波频率、对流振幅和对流传热Nusselt数等均有明显的跳跃. 在Blinking状态存在的Rayleigh数区间下界附近,外部施加的不对称初始扰动是形成该状态的诱因. 随着Rayleigh数增大,临界SOC状态经过多次分岔并形成多个具有不同波数的SOC状态后过渡为混沌状态.
      通信作者: 赵秉新, zhao_bx@nxu.edu.cn
    • 基金项目: 国家级-国家自然科学基金(11662016)
  • [1] 杨永霞, 李玉叶, 古华光. Pre-Bötzinger复合体的从簇到峰放电的同步转迁及分岔机制. 物理学报, doi: 10.7498/aps.69.20191509
    [2] 王艳, 徐进良, 李文, 刘欢. 超临界Lennard-Jones流体结构特性分子动力学研究. 物理学报, doi: 10.7498/aps.69.20191591
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-12-04

弱Soret效应混合流体对流系统的分岔与非线性演化

  • 1. 宁夏大学机械工程学院
  • 2. 宁夏大学
  • 通信作者: 赵秉新, zhao_bx@nxu.edu.cn
    基金项目: 国家级-国家自然科学基金(11662016)

摘要: 混合流体Rayleigh-Bénard(RB)对流是研究非平衡耗散系统的自组织斑图及非线性动力学特性的典型模型. 本文利用高精度数值方法模拟了底部均匀加热的矩形腔体中混合流体RB对流,研究了具有极微弱Soret效应(分离比ψ=-0.02)的混合流体对流的分岔特性及斑图的形成和演化,给出了分岔曲线图. 获得了行波交替闪动的Blinking状态、局部行波对流和定常对流(SOC)三种稳定状态,讨论了状态之间的过渡. 研究发现从Blinking状态到局部行波对流状态的过渡存在迟滞现象,过渡时行波频率、对流振幅和对流传热Nusselt数等均有明显的跳跃. 在Blinking状态存在的Rayleigh数区间下界附近,外部施加的不对称初始扰动是形成该状态的诱因. 随着Rayleigh数增大,临界SOC状态经过多次分岔并形成多个具有不同波数的SOC状态后过渡为混沌状态.

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