热对流系统中的斑图形成：时空热统计、涌现通量与局部平衡
流体动力学
2022-04-20 v1 软凝聚态物质
统计力学
适应与自组织系统
斑图形成与孤子
摘要
我们讨论了两种不同热对流系统中的时空斑图形成。在第一个系统中，对环形通道中的水热波（HTW）进行了数值模拟。在通道上施加温差，这会在流体的自由表面引起表面张力梯度，导致朝向冷侧的表面流动。对于小温差，流动模式是沿温度梯度轴对称的，并伴有内部环流。这种轴对称流动（ASF）在超过给定的温差阈值后变得不稳定，随后出现对称性破缺的流动，即旋转振荡波或HTW。对于第二个系统，在非湍流状态下对瑞利-贝纳尔对流（RBC）进行了实验研究。当加热一层薄液膜时，粘滞力和浮力的竞争作用会引起对流不稳定性。这种对流不稳定性在液膜表面产生时空非均匀的温度分布。我们在两个系统中都研究了表面温度统计，将其视为“有序”和“无序”相的分离。尽管在这两种情况下引起对流不稳定性的机制不同，但我们发现这些涌现结构中热分布的宏观性质具有一致性。
引用
@article{arxiv.2201.09814,
title = {Pattern Formation in Thermal Convective Systems: Spatio-temporal Thermal Statistics, Emergent Flux, and Local Equilibrium},
author = {Atanu Chatterjee and Takahiko Ban and Atsushi Onizuka and Germano Iannacchione},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.09814},
year = {2022}
}
备注
Submitted to the Journal of Non-equilibrium Thermodynamics