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非线性科学是目前世界范围内引起广泛关注的研究课题之一。日常中经常见到的自然现象,如大气、海洋、水库的对流运动等都处在远离热平衡态的非平衡开放系统中。而Rayleigh-Benard对流就是研究这些现象的典型模型之一,是流体力学,水力学的基础问题之一。因此,利用Rayleigh-Benard对流模型系统研究探讨对流运动的时空结构及非线性动力学特性,具有非常重要的理论价值和实际意义。 本文使用Fluent软件,对流体力学基本方程组进行数值计算,获得了矩形腔体中的Rayleigh-Benard对流结构,并针对普朗特数Pr=6.94、0.7204、0.0272三种流体,分别阐述了每种流体在无水平来流时Rayleigh-Benard对流的时空结构及流动特性、有水平来流时形成的行波与局部行波的时空结构及流动特性、局部行波存在的范围。所得结论如下: (1)无水平来流时,腔体内对流系统为定常流动。系统内出现了Rayleigh-Bénard对流斑图,对流斑图表现出对称性、规则性和空间周期性,三种流体的对流强度都随着相对瑞利数r的增大而增大; (2)有水平来流时,在水平来流与Rayleigh-Bénard对流相互耦合作用下,腔体内的系统为非定常流动,对流结构表现出时间和空间的周期性,此时腔体内的流线是由封闭的滚动圈和弯曲的线条两部分组成,且当瑞利数r相同时,随着水平来流强度的增大,会依次出现行波与局部行波两种结构; (3)有水平来流时,随着相对瑞利数r的增大,三种流体的局部行波存在的范围都增大,但由于不同普朗特数对应流体的密度?、运动粘滞系数ν和热扩散系数?存在很大差异,增大的幅度不同。