二元流体混合物中的对流 II. 局域行波
摘要
作为 Rayleigh 数的函数,针对两种不同 Soret 耦合强度(分离比)以及表征乙醇-水混合物的 Lewis 数和 Prandtl 数,定量详细地研究了行波对流卷的空间局域非线性结构。采用有限差分方法数值求解完整的流体力学场方程。这些局域行波(LTW)的结构和动力学由浓度场主导。如同在空间扩展对流态中(参见 accompanying paper),Soret 诱导的浓度变化通过密度变化强烈影响驱动对流的浮力。涉及边界层和浓度羽流的该反馈机制的时空性质表明 LTW 是强非线性态。确定了可在侧视阴影图中观测的光强分布。详细分析所有场时使用了彩色编码等值图等方法。在以漂移速度共动的参考系中,LTW 展现出非平凡的时空对称性:时间平移半个振荡周期并结合绕层水平中面的垂直反射。LTW 态内部由浓度波与垂直速度波之间的相位差驱动一与时间平均的浓度流。相关的大尺度浓度重分布稳定了 LTW,并通过在其前导 LTW 前沿之前产生降低浮力的浓度“势垒”来控制其向静止流体的漂移速度。研究了 LTW 宽度的选择并与实验进行了比较。
引用
@article{arxiv.patt-sol/9504003,
title = {Convection in Binary Fluid Mixtures. II. Localized Traveling Waves. (Physical Review E, in press)},
author = {W. Barten and M. Luecke and M. Kamps and R. Schmitz},
journal= {arXiv preprint arXiv:patt-sol/9504003},
year = {2009}
}
备注
18 pages and 6 figures as uuencoded Postscript file (using uufiles) 1 color figure as uuencoded Postscript file, a high resolution version of the color figure (about 10MB) can be requested from [email protected] or [email protected].: (Barten)present address: PSI, CH-5232 Villigen PSI, Switzerland