二维湍流热对流边界层研究与对称性研究

【作者】 何建超； 包芸； 陈曦；

【机构】 北京航空航天大学航空科学与工程学院流体所； 中山大学航空航天学院力学系；

【摘要】 本文完成了Pr=0.7, Ra=10⁷-10¹³的Rayleigh-Bénard（RB）热对流DNS计算,并对系统的物理特性进行了深入研究。首先,探讨了下壁面附近剪切区的壁面尺度如摩擦速度、摩擦雷诺数等与Ra数的关系。再将下壁面附近区分为冲击区、剪切区和发射区,并研究这三个区域的温度、速度剖面在壁面尺度归一化后的变化特征,探究壁面尺度下的对数律特性。然后,针对经典标度律是否在湍流边界层时依然有效的问题,对Nu（Ra）的标度律进行检查,发现1/3标度律与边界层的对数律能同时存在。另外,由于RBC系统在结构上和边界条件上是对称的,因此对RBC系统在高Ra数下的对称性进行研究。经过对不同Ra数的上下壁面对比后,发现在较小Ra数时系统的流动保持稳定的大尺度环流和一对角涡结构,呈现出较好的x-y翻折对称性;而在较高Ra数时不存在稳定的大尺度环流和角涡,系统的对称性会破缺。更多还原