旋轉熱對流中的渦旋運動(同濟大學鐘錦強教授)
題 目:旋轉熱對流中的渦旋運動
時 間:2021年12月29日(星期三)上午10:00
地 點:天文大廈三樓大會議室
報告人:同濟大學物理科學與工程學院 鐘錦強 教授
摘要:
旋轉對流是天體物理、行星科學領域中常見的自然現象。本報告討論旋轉Rayleigh-Bénard實驗模型中旋渦運動的普適規律。由Taylor-Proudman理論所預言,旋轉對流中的旋渦具有關于垂直方向轉軸對稱的準二維流場結構;而對水平方向上旋渦的運動演化,迄今尚未有理論預言。研究發現在旋轉相對較弱的條件下,稀疏分布的旋渦在水平上表現出隨機行走的行為,符合朗之萬提出的純布朗運動規律。在強旋轉的條件下,密集分布的旋渦通過流體相互作用形成大尺度的旋渦團塊(cluster)結構,在團塊內旋渦出現集群運動的復雜行為,它們的運動速度關聯具有標度不變性。報告最后介紹我們在實驗體系的邊界上引入周期性的外部調制,改變了旋轉對流從傳導態到對流態臨界點附近的動力學分岔行為,實現了對旋渦的運動與分布的有效控制。
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