【寧夏大學(xué)新聞中心訊 數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)院】近日，數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)院計(jì)算數(shù)學(xué)團(tuán)隊(duì)趙秉新副教授課題組在流體力學(xué)國(guó)際權(quán)威期刊《Physics of Fluids》（JCR影響因子3.521）發(fā)表題為《Numerical investigation of 2D double-diffusive convection in rectangular cavities with different aspect ratios: Heat and mass transfer and flow characteristics》的研究論文，重點(diǎn)研究了熱與溶質(zhì)雙擴(kuò)散對(duì)流隨浮力比變化的動(dòng)力學(xué)特性。趙秉新副教授為論文第一和通訊作者，碩士生楊建青為第二作者。

雙擴(kuò)散對(duì)流通常發(fā)生在浮力驅(qū)動(dòng)的流體流動(dòng)中，在海洋學(xué)、天體物理學(xué)和化學(xué)工程等方面有廣泛的應(yīng)用，如溫度和濃度共同作用產(chǎn)生的大洋環(huán)流、晶體生長(zhǎng)、金屬固化以及天然氣化等都屬于雙擴(kuò)散對(duì)流現(xiàn)象 ，因此研究雙擴(kuò)散對(duì)流的動(dòng)力學(xué)行為對(duì)我們認(rèn)識(shí)自然和指導(dǎo)工程應(yīng)用具有重要意義。

該論文采用高精度數(shù)值方法對(duì)矩形腔內(nèi)二維雙擴(kuò)散對(duì)流進(jìn)行了數(shù)值模擬，詳細(xì)研究了在浮力作用下流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的演變過(guò)程，結(jié)果表明：隨著浮力比從0增加到2，流體從溫度主導(dǎo)的穩(wěn)態(tài)到周期運(yùn)動(dòng)、混沌運(yùn)動(dòng)，又回到周期運(yùn)動(dòng)，最后回到濃度主導(dǎo)的穩(wěn)態(tài)。文中還給出了Rayleigh 數(shù)、Lewis數(shù)、Prandtl數(shù)和腔體高寬比對(duì)流動(dòng)穩(wěn)定性及傳熱傳質(zhì)影響規(guī)律的重要結(jié)論。該研究結(jié)果深入揭示了二元流體流動(dòng)特性及傳熱傳質(zhì)的復(fù)雜機(jī)理，采用的數(shù)值方法可推廣應(yīng)用到混合流體流熱對(duì)流等問(wèn)題的研究中。

Fig.4 Time history of streamline contours for N=0.98. (a)–(l) show12averaged distributions of time nodes in a complete period (dimensionless time interval isΔT=0.05572). Solid lines: counterclockwise; dashed lines: clockwise

據(jù)悉，本研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金 (11662016, 61963032)和寧夏自然基金項(xiàng)目(2020AAC03056，2021AAC03004)等的聯(lián)合資助；寧夏科學(xué)工程計(jì)算與數(shù)據(jù)分析重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為本研究提供了算力資源。

鏈接：

1.《Numerical investigation of 2D double-diffusive convection in rectangular cavities with different aspect ratios: Heat and mass transfer and flow characteristics》全文鏈接: https://doi.org/10.1063/5.0084537

2.數(shù)值方法已在TOP期刊《Computers & Mathematics with Applications》上發(fā)表，文章鏈接https://doi.org/10.1016/j.camwa.2021.05.002）

（責(zé)任編輯：龔旭峰）