力学季刊

作者：谢今晓, 钟锦强

关键词：旋转Rayleigh-Bénard对流；旋涡动力学；超均匀性

在旋转Rayleigh-Bénard对流系统中，对流旋涡作为流动的基本单元，其相互作用主导了系统的输运特性．本研究结合实验观测与统计分析，揭示了旋涡分布随约化瑞利数Ra/Rac的减小，从无序随机态向超涨落态的动力学转变．基于密度涨落的分析表明，在强旋转约束下，系统涌现出显著的巨数涨落特征，幂律指数显示其超越了随机泊松分布．静态结构因子 S(k) 的计算结果显示，旋涡虽在全局上缺乏长程周期性，但在局域尺度上呈现出与六方晶格高度吻合的有序排列模式．进一步的空间关联函数与旋涡团块统计分析发现，旋涡间的流体相互作用与位阻效应诱导了局部各向异性，促使具有自相似特性(L ~ N0.65)的大尺度旋涡团块形成．这种团块结构的长程关联被证实是系统产生超涨落现象的物理根源．本研究阐明了对流旋涡分布的复杂统计特性，为理解湍流对流中自组织结构的集体行为提供了新的物理视角．

来源：2026年第1期

《力学季刊》期刊编辑部

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