非Boussinesq流体中Rayleigh-Bénard对流过程中的模式形成

受Bodenschatz等人[E. Bodenschatz, J.R. de Bruyn, G. Ahlers and D.S. Cannell, Phys. Rev. Lett. {\bf 67}, 3078 (1991)]最近的实验研究启发，我们提出了一个广义的二维Swift-Hohenberg方程的数值研究，以模拟非Boussinesq流体中的Rayleigh-Bénard对流中的模式形成。结果表明，这些实验中观察到的许多特征可以通过这个明确包含非Boussinesq和平均流效应的广义模型来重现。研究了六边形、滚卷和旋转螺旋模式的自发形成，以及它们之间的转变和竞争。平均流、非Boussinesq效应、侧壁的几何形状和侧壁强迫都被证明对旋转螺旋的形成至关重要。我们还研究了六边形模式的成核和增长，并发现这个二维模型中的前沿速度与一维前沿的边缘稳定性理论的预测一致。