大学物理 ›› 2020, Vol. 39 ›› Issue (12): 75-80.doi: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200145
李睿航,方爱平,陈子龙,齐颢然,张笑儒,程涵宇,冯乐,罗禧祯,田蓬勃,刘萍,王小力
LI Rui-hang,FANG Ai-ping,CHEN Zi-long,QI Hao-ran,ZHANG Xiao-ru, CHENG Han-yu,FENG Le,LUO Xi-zhen,TIAN Peng-bo,LIU Ping,WANG Xiao-li
摘要: 贝纳德对流作为一种常见的流体自组织现象,常常具有难以预测的特点,本文从耗散结构入手,以流体力学的手段
研究并模拟了特定边界条件下的贝纳德对流. 首先,根据不可压缩流体满足的连续性方程,能量守恒方程和纳维-斯托克斯方
程,引入Boussinesq 近似和流函数方法化简贝纳德对流的控制方程,结合理想流体的边界条件,对得到的方程进行变量分离,
并引入洛伦茨系统以及瑞利数无量纲数以描述流体的控制方程.其次,利用有限差分法求解贝纳德对流的控制方程,分析不同
参数时对应的相空间轨迹,并给出一定条件下的贝纳德对流的转变温度. 最后,使用计算机模拟计算,基于格子玻尔兹曼方法
处理流体微元间的相互作用,将体积为0.008l m3的三维立体容器按正立方体等体积划分为106个小立方体进行模拟,分析模
拟得到的贝纳德对流,验证了这种方法的可行性.