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摘要
底部加热的肥皂泡是一种全新的二维热对流模型，在实验中已发现肥皂泡上的岛涡运动规律与飓风轨迹规律一致.然而，肥皂泡的曲面特征对其准二维流场的数值模拟以及数据分析造成了较多困难.针对肥皂泡球面几何特征，该文介绍了其直接数值模拟(DNS)方法，及其流场空间波数谱、湍流通量和结构函数的计算分析方法.开展了Ra=3×107, 3×109, 3×1011的数值计算，并获得了相应的波数谱、通量和湍流结构函数.计算结果表明，肥皂泡上速度的小尺度脉动特征满足Bo59的理论标度律，通过湍动能与拟涡能通量特征，发现在该准二维湍流场中存在湍流能量双级串现象.且随着Rayleigh数的增加，大尺度结构湍能量减小，更小尺度湍流结构能量增加.
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单位航天学院; 华中科技大学
