窄方腔软湍流Rayleigh-Bénard热对流中角涡的三维发卡涡结构

摘要

通过直接数值模拟(Direct Numerical Simulation,DNS)求解三维窄方腔湍流Rayleigh-Bénard(RB)热对流流场,讨论尺度比为1/4的三维窄方腔中的流动.三维方腔流场的流线图和速度场与二维流场一致,都反映出大尺度环流和角涡的软湍流流动特征.进一步观察三维流线图发现,在近底板附近流线的走向并不是沿着大尺度环流的方向.转换三维流线图的观察角度,可明显看到近底板附近流线是螺旋状的,并与角涡相连.分析整个流场的涡旋特征发现,在窄方腔热对流中沿底板棱边区域产生涡对与角涡连接形成三维发卡涡流动的结构.