Transition to finger convection in double-diffusive convection
在电沉积槽中实验观察到指状对流，其中铜离子的不稳定梯度针对稳定的温度梯度而保持。这种双扩散系统显示手指对流，即使总密度分层是不稳定的。如果对流足够快以防止相邻指状物之间的充分热扩散，或者如果热浮力小于组成浮力的1/30，则用普通对流辊代替指状物对流。在转变处，离子传输大于没有相反温度梯度的情况。
2014-09-10 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Inertia-less convectively-driven dynamo models in the limit of low Rossby number and large Prandtl number
成分对流被认为是行星内部产生磁场的重要能源。普朗特数，$Pr$，表征成分对流是显着大于单位，这表明，惯性力可能不是重要的对流小尺度上，只要浮力不是太强。我们建立了小罗斯贝数和大普朗特数的渐近发电机模型，其中对流尺度上没有惯性。该极限的相关扩散率参数是组成罗伯茨数，$q = D/η$，它是组成和磁扩散率的比率。发电机模型开发的一阶$q$和更相关的低$q$限制。在这两种情况下，磁能密度与动能密度之比$M$是渐近大的，反映了阿尔文波已经从动力学中滤除的事实。随着以前的调查的渐近发电机模型$Pr=O(1)$，我们的研究结果表明，比例$M$是不是一个有用的指示器的主导力量平衡的动量方程，因为许多不同的渐近极限$M$可以得到不改变主导秩序的地转平衡。此外，本模型表明，惯性不是驱动低$q$，大规模发电机的要求。
2017-02-23 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.geo-ph
Thermoelastic fracturing and buoyancy-driven convection: Surprising sources of longevity for EGS circulation
本文通过数值模拟研究EGS中热弹性破裂与浮力对流的耦合效应，发现裂缝向下扩展可提升热寿命，并证明生产井流入控制能在保持流量和寿命优势的同时改善流动均匀性，使8000英尺双井系统可持续发电8-10兆瓦超过30年。
2023-08-05 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Energy analysis of 2D electro-thermo-hydrodynamic turbulent convection
Union College（联合学院）；Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）
本文通过高保真度谱求解器和深度学习方法，研究二维电热流体湍流对流中能量和涡量的动态行为及相干结构。
2026-03-01 physics.flu-dyn
Self-Consistent Evolution Models Show Weak Double-Diffusive Mixing in Jupiter and Saturn
California Institute of Technology（加州理工学院）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）
研究巨行星‘模糊’核中双扩散对流重元素再分布效率，在行星演化代码中实现跨对流阶梯输运方法并应用于木星和土星模型，发现双扩散对流混合有限，重元素分布可能需其他机制。
2026-09-29 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Thermovelocimetric Characterization of Liquid Metal Convection in a Rotating Slender Cylinder
本研究采用新型热测速技术表征细长圆柱内液态镓的旋转Rayleigh-Bénard对流，发现低超临界度下的m=2大尺度涡旋结构，提出壁模态与主体流作用的形成机制，为低普朗特数旋转对流湍流耦合效应提供新见解。
2024-10-04 physics.flu-dyn
Rotating double-diffusive convection in stably stratified planetary cores
在行星的流体核心中，密度取决于温度和化学成分，它们以非常不同的速度扩散。这导致了各种不稳定性，称为双扩散对流。本文研究了流体球中的旋转双扩散对流。我们使用Boussinesq近似与均匀的内部热和成分源项。我们专注于手指制度，其中的热梯度是稳定的，而组成的不稳定。首先，我们在球体中进行全局线性稳定性分析。稳定分层流体的临界瑞利数急剧下降，产生大规模的对流运动，局部分析预测稳定。我们证明了这种大规模的双扩散不稳定的无粘性质，使在现实的行星制度的边缘稳定性曲线的确定。特别是，我们表明，在稳定分层球，瑞利数$Ra$在发病演变像$Ra \sim Ek^{-1}$，其中$Ek$是埃克曼数。这与不稳定分层球体中的旋转对流不同，其中$Ra \sim Ek^{-4/3}$。因此，无粘对流的存在范围增加为$Ek^{-1/3}$。其次，我们进行非线性模拟。我们发现两个制度之间的过渡RDDC，分层的强度控制。此外，远离RDDC发病，我们发现一个占主导地位的赤道反对称，大规模的纬向流略高于相关的线性发病。出乎意料的是，一个纯粹的线性机制可以解释这种现象，甚至远离不稳定的发病，产生对称性破缺的非线性流饱和。对于更强的稳定层结，流动变得主要是赤道对称和强烈的纬向急流发展。最后，我们将我们的结果应用于早期地球核心。双扩散可以减少四十年的临界瑞利数为现实的核心条件。我们认为，早期的地核是容易湍流RDDC，大规模的纬…
2019-08-01 physics.class-ph physics.flu-dyn physics.geo-ph
Rotating convective turbulence in moderate to high Prandtl number fluids
针对高普朗特数旋转对流研究不足的问题，开展多Pr值旋转对流实验，发现斜压扭矩平衡的普适性及湍流尺度特征，建立可推广至地球物理场景的流速标度关系。
2023-11-06 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Data-driven modeling of the chaotic thermal convection in an annular thermosyphon
在过去的十年中，从数据中识别准确且可解释的低阶模型重新引起了人们的兴趣。在本工作中，我们说明了降维和稀疏系统识别技术的结合使用如何使我们能够获得二维环形热虹吸管中混沌热对流的准确模型。以Lorenz系统的推导为指导，首先利用动态模式分解将使用高保真计算流体动力学求解器模拟的混沌热对流动力学嵌入到低维空间中。在回顾了降阶模型应该表现出的物理特性后，使用SINDy识别了后者，SINDy是一种越来越流行和灵活的框架，用于从数据中识别非线性连续时间动态系统。所识别的模型非常类似于典型的洛伦兹系统，具有类似的结构，并表现出相同的物理性质。最后，扩展到其他流配置或不控制进行了讨论。
2020-06-02 nlin.CD physics.flu-dyn
Early onset of half-power scaling laws in turbulent thermomagnetic convection
James Weir Fluid Laboratory, Mechanical and Aerospace Engineering, University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学机械与航空航天工程系詹姆斯·威尔流体实验室）
通过直接数值模拟和理论论证，研究了高普朗特数流体在方形腔体中热磁对流的标度律，发现湍流转变后出现与终极标度相符的Nu~Ra_m^{1/2}和Re~Ra_m^{1/2}的输运行为。
2026-09-30 physics.flu-dyn
Finger properties in bounded double diffusive finger convection
本研究分析电化学池中有界双扩散指状对流实验，揭示其几何边界、边界层厚度、线性稳定性波长及离子输运降低两个数量级等特性。
2025-02-18 physics.flu-dyn
Combined particle image velocimetry and thermometry of turbulent superstructures in thermal convection
在普朗特数为$Pr = 7$的水介质中，通过受控实验研究了水平延伸的三维Rayleigh-Bénard对流中的湍流超结构。使用具有正方形横截面、纵横比$Γ= l/h = 25$、边长$l$和高度$h$的瑞利-贝纳德单元。考虑了$10^5 < Ra < 10^6$范围内的三种不同的瑞利数。该单元是光学可访问的，使得热致变色液晶可以作为示踪剂颗粒接种，以同时监测温度和速度场在一个大的部分的水平中平面长达6小时的长时间段，对应于大约$10^4$对流自由落体时间单位。立体粒子图像测速和测温的联合应用开辟了评估局部对流热通量场的对流单体的体积，从而分析的特点大规模的运输模式的流动的可能性。与现有的直接数值模拟数据在相同的参数范围内的$Pr, Ra$和$Γ$的直接比较，揭示了相同的超结构模式和全球湍流传热标度$Nu(Ra)$。轻微的定量差异可以追溯到在顶部扩展的水冷玻璃板处的等温边界条件的违反。模式的特征尺度属于相同的尺寸范围，但系统地更大。实验证实，超结构模式是传热的重要支柱。此外，目前的实验，使研究的大规模模式的逐渐演变的时间，这是具有挑战性的大纵横比湍流对流的模拟。
2022-08-02 physics.flu-dyn
Thermo-capillary convection in a two-fluid system
本文总结了具有可变形界面的双流体系统中热毛细对流的数值模拟结果。在动量方程中采用时间上的三阶Runge-Kutta方法、对流项的二阶ENO方法和扩散项的二阶中心差分方法，在交错网格上用Marker和Cell方法模拟流动。能量方程的数值求解和水平集方法被用来隐式捕捉接口。假设端壁和界面之间的接触角为恒定的接触角。该区域在顶部和底部用绝热壁封闭，并且沿着水平壁施加温度梯度。采用连续表面力模型对表面张力进行数值模拟。采用逐次超松弛法（SOR）迭代求解压力方程。在求解器中实现之前，用几个测试用例对水平集方法和能量方程进行了测试。沿水平方向施加的温差沿液-液界面产生表面张力梯度，导致界面流体从较低表面张力（较高温度）的区域流动到较高表面张力（较低温度）。端壁通过在每个流体层中施加水平压力梯度而引起再循环。
2021-10-06 physics.flu-dyn
Effect of interface dynamic deformations on instabilities of buoyancy-thermocapillary convection in a two-fluid two-layer system
通过数值实验研究了界面扰动对矩形空腔内浮力/热毛细对流不稳定性的影响。的计算进行了几个两液体两层系统考虑到以前公布的实验中使用的液体的属性。讨论了界面变形与Boussinesq近似的关系。结果表明，在某些系统中，在模型中包括界面扰动可以改变临界温度差约10%，产生不稳定或稳定的效果。界面振荡表现为驻波或行波，其波长可以从短波长变化到占据所有可用空间的单个波。粗略估计表明，在某些液-液体系中，界面振荡幅度可达几十微米。最不稳定的干扰模式，并进行了讨论。有人认为，在一些两层系统的不稳定性发展类似于分层混合层中的Holmboe不稳定性。
2022-04-18 physics.flu-dyn
Bridging the Prandtl number gap: 3D simulations of thermohaline convection in astrophysical regimes
University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
研究通过三维模拟展示了在恒星参数范围内热盐对流的模拟可能性，证明普朗特数差距并非导致模型与观测矛盾的原因。
2026-03-24 astro-ph.SR physics.flu-dyn
The effect of rotation on oscillatory double-diffusive convection (semiconvection)
振荡双扩散对流（ODDC）是一种线性双扩散不稳定性，发生在温度不稳定（史瓦西不稳定），但化学成分稳定（勒杜稳定）的流体中。这种情况被认为在恒星和巨行星的内部非常常见，理解ODDC的热量和化学物质的传输对恒星和行星演化模型非常重要。对ODDC不稳定的流体有形成对流热组分层的趋势，与微观扩散相比，对流热组分层显著增强了温度和化学组分的通量。虽然最近的一些研究都集中在研究分层和非分层的ODDC的属性，很少有解决额外的物理过程，如全球旋转影响其动力学。在这项工作中，我们首先研究旋转如何影响旋转ODDC的线性稳定性。使用直接的数值模拟，然后我们分析了分层和非分层ODDC的属性上的旋转的效果，并研究了旋转轴的角度相对于重力方向的影响分层。我们发现，旋转系统可以大致分为两类，根据旋转的强度。在更弱的旋转组的定性行为是类似于非旋转的ODDC，但强烈旋转的系统成为占主导地位的旋涡是不变的旋转矢量的方向和强烈的影响运输。我们发现，每当层的形式，旋转总是起到减少热量和成分的运输。
2016-10-14 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Oscillatory thermal-inertial flows in liquid metal rotating convection
我们提出了第一个详细的热和速度场表征的对流在一个旋转的圆柱形槽的液体镓，它具有类似的行星核心流体的热物理性质。我们的实验室实验，并密切相关的直接数值模拟，都进行了稳定的对流模式发病前的制度。这使我们能够研究的振荡对流模式，侧壁模式和宽带湍流，发展在液态金属稳定的柱状模式出现之前。我们的热测速测量表明，强烈的惯性，热气流的发展，速度达到可比的非旋转的情况下。振荡体对流和壁模式共存于广泛的我们的实验，随着强纬向流的峰值在Stewartson层，但深入到流体体积中的更高的超临界情况下。的流量包含显着的时间平均螺旋度是反对称的整个中平面，表明振荡的液态金属对流包含的运动分量，以维持系统规模的发电机发电。
2021-01-15 physics.flu-dyn
2D or not 2D: the effect of dimensionality on the dynamics of fingering convection at low Prandtl number
指状对流（英语：Fingering convection），又称热盐对流（英语：Thermohaline convection），是一种发生在恒星辐射内部的不稳定现象。数值模拟已被用来估计这种不稳定性引起的混合效率。然而，完全三维（3D）的计算在适合恒星天体物理学的参数制度（即低普朗特数）是昂贵的。这就提出了一个问题，即是否可以使用二维（2D）模拟来实现相同的目标。在这项工作中，我们解决这个问题，通过比较的结果在低普朗特数的指进对流的二维和三维模拟。我们发现2D模拟永远不合适。然而，我们也发现，所需的3D计算域并不一定非常宽：第三个维度只需要包含最少的两个波长的增长最快的线性不稳定模式，以捕捉基本上3D动态的小规模指进。然而，窄域仍应谨慎使用，因为它们可能限制通常与指进对流相关的任何大尺度动力学的后续发展。
2015-08-28 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Laminar mixed convection in an eccentric annular horizontal duct for a thermodependent non-Newtonian fluid
本文研究了纯粘性剪切变稀流体在水平偏心环形管道中的混合对流。内圆筒和外圆筒以恒定和均匀的热通量密度加热。本文的目的是研究偏心率的变化、流体的流变行为以及流变参数的热依赖性对浮力引起的流动重组和热分层的影响。在加热区的入口处，假设建立了动态状态并且温度分布均匀。守恒方程数值求解采用有限差分法与隐式计划。由自然对流引起的二次方位流在进口段下游发展。这种流动在管道的给定部分上产生了热场的分层，其从入口向下游增强。另一方面，随着加热壁附近温度的增加而降低的一致性产生朝向壁的离心径向流。偏心率的存在反过来又会对主动力场和热场的分层产生显著影响。本文讨论了两种向上偏心和向下偏心的情况。这表明，向上移动的温度场的层化增加，而在向下移动的情况下，层化开始减弱，从一定的偏心率。这在可能的工业应用方面代表了一个重要的结果。我们确实可以得出这样的结论，即适当选择向下的偏心率可以减少热分层，在同心加热环形管道[1]的情况下实验观察到，当这种分层是不希望的。该偏心率的选择取决于流体的流变学和热性质。
2022-09-28 physics.flu-dyn
Fingering convection in a spherical shell
基于123次三维直接数值模拟，研究了非旋转球壳中指状对流的标度行为。发现化学边界层遵循层流Prandtl-Blasius模型，解释了内外边界层不对称性；针对不稳定域边缘发展了新标度律，并揭示了高雷诺数下大尺度环形射流次级不稳定性及弛豫振荡现象。
2024-04-25 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Effect of Horizontal Spacing and Tilt Angle on Thermo-Buoyant Natural Convection from Two Horizontally Aligned Square Cylinders
采用有限体积法对水平排列方柱层流自然对流换热进行了数值研究。进行计算以描绘在以下参数范围下的动量和传热特性：汽缸水平间距（0 <= S/W <= 10）、方柱体倾斜角度（0^0 ≤ δ ≤ 60^0）和Grashof数（10 ≤ Gr ≤ 10^5）。综合结果表示在温度等值线和流线，速度和温度分布，在气缸之间的通道中的质量流率，本地和平均Nu，和阻力系数。由于烟囱效应的发展，传热随着水平间距的减小而增加，直到一定限度，而随着间距的进一步减小，传热显著降低。δ = 45^0的方柱具有较高的热传递，而δ = 0^0的方柱的热传递最小。在较高的Gr和Pr下，发现与δ = 0^0相比，δ = 45^0时的平均Nu超过22%。总的来说，平均Nu对Gr和Pr都有很强的依赖性，而它是S/W和δ的弱函数。此外，熵产生的再现无量纲的贝扬数。最后，已开发的平均Nu的关联，这可以是有用的工程计算。
2019-06-14 physics.flu-dyn
Rayleigh-Darcy convection in a porous layer: A comparison of near-critical and normal fluid phases
研究了多孔介质层内流体在热力学临界点附近的重力驱动对流（瑞利-达西对流）。温度略高于临界温度的流体是单组分流体。分析了描述均匀孔隙率下固体基质中变物性高可压缩流体相的流体动力学模型。近临界流体被假定为范德华气体。在Oberbeck-Boussinesq近似适用的密度和热力学系数的小变化的限制下，获得了分层效应下的关键相似准则的相关关系。这些关系将模型参数（出现在无量纲控制方程中的Rayleigh-Darcy数和Prandtl数）与相似准则（实际上表征对流的真实Rayleigh-Darcy数和Prandtl数）联系起来。在Oberbeck-Boussinesq近似有效的条件下，数值模拟了稳定阈值附近的稳态Rayleigh-Darcy对流。一组解决方案进行了分析，使用的相关关系，导致在一个普遍的依赖性的校正努塞尔数的真实瑞利-达西数描述的一条曲线。将近临界流体的对流与正常流体的对流进行了比较。在边界处的温度差对应于对流开始，并取决于史瓦西和瑞利准则进行了分析。在临界点附近，临界温差与固体基体无关，仅由流体相的临界绝热温度梯度决定。
2010-01-25 physics.flu-dyn
Universal Relation between Nusselt Number and Bejan Number in Natural Convection
National Institute of Technology, Yonago College（米子工业高等专门学校）；Tokyo Metropolitan University（东京都立大学）
研究提出自然对流中努塞尔数与贝扬数的普遍标度律，通过熵生成分析和边界层标度，证明在单一控制参数支配传热时，贝扬数倒数与努塞尔数存在普遍关系，通过正方形腔体验证，揭示了传热与热力学不可逆性之间的直接联系。
2026-04-10 physics.flu-dyn
Relation between the Nusselt and Bejan numbers in natural convection
National Institute of Technology, Yonago College（国立冈山大学米子工业高等专门学校）；Tokyo Metropolitan University（东京都立大学）
研究通过熵生成分析与边界层标度推导出自然对流中努塞尔数与贝扬数的标度关系，揭示了传热效率与热力学不可逆性之间的定量联系。
2026-04-26 physics.flu-dyn
Thermosolutal and binary fluid convection as a 2 x 2 matrix problem
我们描述了一个解释的对流在二元流体混合物作为一个叠加的热和溶质问题，由于对流耦合和成比例的分离参数S。二元流体对流的许多性质是2 × 2矩阵的一般性质的结果。随参数r连续变化的2 x 2矩阵的特征值根据耦合的符号（非对角项的乘积）进行避免交叉或复杂合并。我们首先考虑控制导电状态稳定性的矩阵。当热梯度和溶质梯度共同作用时（S>0，避免交叉），扰动的增长率仍然是真实的，并且是热或溶质类型。相反，当温度梯度和溶质梯度符号相反时（S<0，复合聚结），生长速率变得复杂，为混合型。令人惊讶的是，非线性稳态的动能是由一个本征值问题非常类似的增长率。无穷Prandtl数线性稳定性问题的增长率与任意Prandtl数最小五变量Veronis模型的稳态振幅之间存在定量的相似性。对于正S，避免交叉导致低振幅溶质和高振幅热制度之间的区别。对于负S，实特征值和复特征值之间的过渡导致产生有限振幅的分支，即鞍结分叉。分离亚临界和超临界分叉的鞍结分叉消失的余维二点与线性问题中Hopf分叉消失的波格丹诺夫余维二点完全相似。
2002-09-23 nlin.PS physics.flu-dyn
Buoyancy statistics in moist turbulent Rayleigh-Benard convection
本文在Boussinesq近似下研究了浅层湿Rayleigh-Benard对流的三维直接数值模拟。相变的热力学近似为接近相边界的分段线性状态方程。讨论了相变对湍流波动和浮力通过层的转移的影响，作为瑞利数和形成液态水的能力的函数。由于相变的增强浮力通量与干对流参考案例进行了比较，并与对流层中的云量有关。这项研究表明，湿瑞利-贝纳德问题提供了一个实用的框架，为发展和评估的参数化大气对流。
2010-06-24 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Towards Convectons in the Supercritical Regime: Homoclinic Snaking in Natural Doubly Diffusive Convection
本文研究了垂直狭缝中自然双扩散对流中的对流子，证明其能持续存在于超临界且无双稳态的参数区域，并通过空间动力学揭示了低 Prandtl 数下惯性作用使次级分支结构日益复杂。
2023-01-20 nlin.PS physics.flu-dyn
Convectons in unbalanced natural doubly diffusive convection
School of Mathematics, University of Leeds（利兹大学数学学院）
本文研究了不平衡自然双扩散对流中卷流的形成与稳定性，揭示了浮力比变化对卷流鲁棒性的影响。
2024-11-18 nlin.PS physics.flu-dyn
Convection and Stratification of Temperature and Concentration
本文研究封闭侧加热区域中不可压缩液体的自然对流与分层形成，分析弱、中、强稳态热、浓度及热盐对流模式，发现温度与浓度分离对格拉晓夫数的非单调依赖，并揭示周期性结构、逆流及振动影响。
2024-02-09 physics.flu-dyn
Onset of double-diffusive convection in near-critical gas mixtures
在热力学临界点附近，二元流体的物理性质表现出很大的变化，响应于小的温度和浓度差，其对双扩散对流的发病的影响在这里报道。垂直对称性被破坏，不规则的渗透不稳定性发生，猫眼图案被确定在指进区和振荡区，分别。定义了一个新的参数Θ，用以表征物性变化对流场的影响。通过数值模拟可以看出，具有恒定物理性质的Boussinesq近似具有有限的适用性，并且具有可变性质和密度的Boussinesq方程将描述所看到的所有特征。这一结论是基于与完全可压缩，变属性系统的比较。
2019-03-23 physics.flu-dyn
Evaporating Rayleigh-Bénard convection: prediction of interface temperature and global heat transfer modulation
本文提出了一个解析模型来估计统计定常条件下两层Rayleigh-Bénard构型的界面温度$Θ_Γ$和Nusselt数$Nu$。该模型基于三个假设：（i）Oberbeck-Boussinesq近似可以应用于液相，而气体热物理性质是热力学压力、局部温度和蒸气组成的通用函数，（ii）热对流的Grossmann-Lohse理论可以分别应用于液体和气体层，（iii）气体中的蒸气含量可以取为气液界面处的平均值。我们验证此设置使用直接数值模拟（DNS）在参数空间组成的瑞利数（$10^6\leq Ra\leq 10^8$）和温度差（$0.05\leq\varepsilon\leq 0.20$），它调制的气体层中的状态变量的变化。为了更好地解开变量属性对$Θ_Γ$和$Nu$的影响，在两种条件下进行仿真。首先，我们考虑的情况下，均匀的气体性质，除了气体密度和气液扩散系数。其次，我们包括比热容的变化，动态粘度和导热系数使用现实的状态方程。无论所采用的设置，所提出的模型同意非常好的数值模拟在整个范围内的$Ra-\varepsilon$调查。
2022-11-28 physics.flu-dyn
Seeing the invisible: convection cells revealed with thermal imaging
本研究针对Bénard对流图案肉眼不可见的问题，提出利用热成像技术直接观测该现象并获取定量信息，同时设计了适配相关物理实验课程的简易实验方案。
2023-06-13 physics.flu-dyn
Development of methods for thermo-hydraulic simulation of nuclear reactors and similar systems in normal working conditions and in transient processes
本报告的目的是介绍为了满足内盖夫本古里安大学（BGU）机械工程系硕士学位的要求而进行的最终项目。该项目包括研究具有高温差和复杂几何形状的自然对流可压缩流的理论研究。研究动机来自Soreq核中心建立的长期研究，调查和模拟反应堆堆芯中存在的稳态和瞬态多相流状态。该项目的主要目标是开发一种全面的数值方法，该方法能够使用计算流体动力学（CFD）的标准技术-基于压力的求解算法和浸入边界法，对具有高温差和复杂几何形状的自然对流可压缩流进行理论建模。本报告载有：- 一个全面的文献综述调查方法的模拟自然对流和浸没边界的方法。- 所进行研究的目标的扩展大纲。- 一个全面的物理模型，包括控制方程、定义、本构关系和量纲分析。- 通过与文献中可用的不可压缩和非Bossinesq可压缩流的相应独立数值数据进行有利比较进行的验证研究，没有复杂的几何形状。- 在本研究中获得的结果和以前的研究结果之间的比较低的温差和复杂的几何形状的配置。- 高温差复杂几何构型的求解与分析。- 总结、结论和对今后可能开展的工作的建议。
2022-12-27 physics.flu-dyn
Onset of thermo-convective instabilities in two-layer binary fluid systems
Engineering Mechanics Unit, Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research（工程力学单元，贾瓦哈拉尔·尼赫鲁高级科学研究中心）
研究两层二元流体系统在UCST附近浮力和热毛细驱动不稳定性起始特性，采用相场方法建模并预测中性曲线，揭示参数空间变化规律。
2025-05-29 physics.flu-dyn
Fluctuations of entropy production in turbulent thermal convection
我们报告的数值实验进行分析湍流热对流，物理配置，在这里代表一个典型的情况下，一个出平衡耗散系统的熵产生的波动。我们估计的熵产生从瞬时测量的本地温度和速度场采样沿大量的逐点拉格朗日示踪剂的轨迹。熵产生的特点是大的波动，往往成为负的。这代表了对热力学第二原理的一种“有限时间”违反，因为能流的方向与外部梯度所规定的方向相反。我们清楚地表明，在本系统中观察到的熵产生的波动验证了波动关系（FR），即使系统是时间不可逆的。
2015-11-20 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Coexisting Ordered States, Local Equilibrium-like Domains, and Broken Ergodicity in a Non-turbulent Rayleigh-Bénard Convection at Steady-state
基础物理学，特别是热力学的一个挑战是理解远离平衡态的系统中的涌现秩序。当处于平衡时，温度起着关键热力学变量的作用，其在空间和时间上的均匀性定义了系统所处的平衡态，但在远离平衡的驱动系统中情况并非如此。当能量在稳态下流过有限系统时，温度呈现出与时间无关但空间变化的特征。在这项研究中，在稳态的Rayleigh-B{é}nard流体单元的对流模式被用作原型系统的温度分布和波动的时空测量。热数据是通过对对流系统进行高分辨率实时红外量热来获得的，因为当施加功率时，对流系统首先被驱动出平衡，达到稳态，然后当功率被移除时，对流系统逐渐松弛回到室温平衡。我们的研究提供了新的实验数据的非平凡性质的热波动时，稳定的复杂的对流结构出现。这些对流单体在稳态下的热分析进一步产生局部平衡样统计。总之，这些结果与对流单体的空间有序性与系统的温度流形的演变。
2019-07-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.AO
Optimising Principle for Non-Equilibrium Phase Transitions and Pattern Formation with Results for Heat Convection
非平衡模式之间的自发过渡的特点是理想的直辊稳态热对流的流体动力学计算。对现有的实验数据的计算进行了定量测试。结果表明，在一个给定的瑞利数的最终波数取决于是否初始状态是导电状态，或者，在交叉辊过渡的情况下，波数的初始直辊状态。最终波数不对应于最大或最小热通量（熵产生或耗散），也不对应于最大子系统熵。在所有情况下，整个系统的熵在自发跃迁期间单调增加。得出了非平衡系统不存在任何单时热力学性质或变分原理的结论。进一步得出结论：第二熵是决定最佳非平衡态或模式的二次变分原理。
2012-08-25 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Resonance phenomena of thermo-bioconvection generated by chemotactic bacteria under unsteady heat condition
本文通过三维数值模拟研究底部非稳态加热下趋化细菌的热生物对流，发现特定频率可引发共振并显著增强细菌与氧气输运，且共振频率几乎不受振幅和热 Rayleigh 数影响。
2025-05-13 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Thermal convection in rotating spherical shells: temperature-dependent internal heat generation using the example of triple-$α$ burning in neutron stars
我们提出了一个广泛的研究Boussinesq热对流，包括温度依赖的内部热源，基于数值三维模拟。温度依赖性模拟三重$α$核反应和流体几何形状是一个旋转的球壳。这些都是对流吸积中子星海洋研究的关键成分。定义了衡量核加热相关性的无量纲参数${\rm Ra}_n$。我们探讨了流动特性如何随着${\rm Ra}_n$的增加而变化，并给出了天体物理学的动机。对流的发生进行了研究，相对于这个参数和周期性，准周期性，混沌流与相干结构，充分湍流表现为${\rm Ra}_n$是不同的。几个政权的转变，并与以前的结果进行比较，差异加热对流。最后，我们探索（试探性地）我们的结果的潜在适用性的热核爆发在吸积中子星海洋的演化。
2018-12-14 astro-ph.HE astro-ph.SR nlin.PS
