二维自由边界下具有亚稳风态的瑞利-贝纳对流的寿命
摘要：层流层流流体在两个自由边界之间是二维水平周期的Rayleigh-B''enard对流，根据初始条件有两种不同的状态。滚动状态由一对对旋转方向相反的对流滚动组成。风情状态由强水平风（也称为纵向流）主导，垂直剪切，排除了对流滚动，并抑制了热传输。只有当Rayleigh数Ra足够超过自对流开始时，风情状态才会出现。在中等的Ra值下，可以通过合适的初始条件诱导出风情状态，但是它们在有限生命周期后会转变为滚动状态。在更大的Ra值下，风情状态在模拟的整个持续时间内都能够观察到，目前还不清楚它们是混沌吸引子还是最后会转变为滚动状态的亚稳态。我们使用普朗特尔数为10的流体在一个水平周期是其高度的8倍的层中进行了直接数值模拟来研究这个问题。在Ra的每个值上，从导致有限生命周期的风情对流的初始条件开始进行了200次或更多次模拟。每个Ra值上的寿命统计表明是一个无记忆过程，生存概率呈指数衰减。平均寿命随着Ra的增长大致按照$Ra^4$的方式增长。这个分析没有提供风情对流变得稳定的Ra值；在更大的Ra上，它可能仍然是亚稳态，具有极长的寿命。
作者：Qi Wang, David Goluskin, Detlef Lohse
论文ID：2308.04591
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-08-10