湍流对流中的滞后现象

使用粒子图像测速技术,在从底部加热、从顶部冷却的矩形箱体中,对空气中湍流热对流的相干大尺度环流进行了实验研究。通过改变腔室底部和顶部壁之间的温差(瑞利数在$10^7 - 10^8$范围内变化),发现了湍流对流中的滞后现象。当纵横比保持恒定($A=2 - 2.23$)时,滞后回线包括单胞和双胞流动模式。我们发现湍流各向异性程度的符号变化伴随着流动模式的变化。已发展的湍流对流相干结构理论(Elperin et al. 2002; 2005)与实验观测一致。观测到的相干结构叠加在小尺度湍流对流上。湍流热通量的重新分布对湍流对流中相干大尺度环流的形成起着至关重要的作用。