问答 这些花纹是怎么产生的（欢迎回答15、17楼的新问题）

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看了《谁能说说这张图的玄机？》（http://readfree.net/bbs/read.php?tid=4583184）（现代数学），想起我以前的学术报告中引用过的另一类图形，不过那可是很老很老的。你知道那是什么物理现象吗？

第１５楼的新问题是：这一现象的正式叫法是瑞利-贝纳德对流。明明是贝纳德首先发现的物理现象，为什么要把瑞利的名字放在前面？

shenxiu

怎么感觉像指纹呢

heitianma

侵蚀造成的吗？

懒扎衣

声波

yzh_nj_china

电镜？？
图片？？
电子衍射造成的？？

newsa

是光波造成的吗？

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楼上都不对。

其实，04年10月我在哈尔滨一个学术会议上报告完之后，感觉工程热物理专业的人们都不太了解，但这其实是个很有名的传热学问题和近代数学问题。


根据图中的线索检索。

acadecd

现代化动态热像技术??

sxk631

那位给普及一下基本知识

大野叟

一大早搜索了很多也没有找到合适的内容，看来这方面的知识需要恶补，或者干脆找个学机械的网友问问
额觉得是遵循流体最小熵产生原理与最小能耗率原理，推荐一本章宗穰编著的《运动中的分子：热力学与反应动力学》，让我们共同学习

第一楼的左图，疑似“贝纳德花纹”。

这些花纹，是由于液体受到一种有规则的加热，形成了规则的对流，造成的。

下面是百度百科的介绍

伯纳德花纹

宏观系统的自然倾向是沿着时间箭头走向平衡态。但实验发现，当两种气体的混合体由于加热而离开平衡态后，组织便会以一种简单浓度梯度的形式出现。所示盛有氢气和硫化氢气体混合物的容器，使两端产生并保持一个很小的温度差，就会发现两种气体将逐渐分离，较轻的氢气多流向较热的一边，较重的硫化氢气则多聚集于较冷的一边，形成了各自的浓度梯度。这个现象表明，在不可逆的非平衡态过程中，可以产生出有序性。

当系统远离平衡态时，还会出现更加壮丽的有序组织。1900年，法国的伯纳德(Bernard，Henri)首次发现了蜂巢状的自组织花纹。在一个透明的碟子里加入一些液体，在炉子上加热，液体在竖直方向上便产生一个温度差。当液层顶部和底部之间的温度差达到一个阈值后，对流开始，下层较热的液体流入上面较冷的部分。这时由于浮力、热扩散、粘滞力三种作用的耦合而形成液面上大范围规则的蜂巢状花纹（“伯纳德花纹”）六边形网格。液体的传热方式由热传导过渡到了对流，每个六角形中心的液体向上流动，边界处液体向下流动。这是对流与抑止因素(黏性和热扩散)竞争的结果。这种蜂巢结构的尺度约为分子间距的一亿倍。为了形成这种蜂巢状的对流单元，无数分子必须遥相呼应、协调行动。这表明，热的耗散把熵从系统中输出，使系统低熵的蜂巢结构得以产生并维持下去。

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图片中出现了3个人名或与其相关的缩写，Busse、Ra、Pr，其中的2个和本问题密切相关，欢迎进一步拓展，并且朝其他学科方向延伸。

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引用第9楼大野叟于2008-03-09 08:37发表的 Re:问答 这些花纹是怎么产生的？ :
一大早搜索了很多也没有找到合适的内容

不会吧，用检索词：Busse Ra Pr Zigzag，在古歌一查就查到线索了。

大野叟

额对机械一窍不通，上学时有一门关于机械的功课也没有考及格。
大自然是奇妙的，还有很多现象等着人们去发现，很多未知领域等着人们去探索。

这个概念，是我在大学里得到的。

当时，正是普里高津“耗散结构论”甚嚣尘上的时候，大学里一开什么学术活动，就都在谈“负熵”“非平衡”“耗散结构”。

在介绍耗散结构的实例时，第一个讲的就是贝纳德花纹。所以，我一眼看上去就感觉第一个图是贝纳德花纹（因为当时还是八十年代初，人类还没有发明多媒体，所以，能看到第一张图片，就相当需要“博览群书”了！）。

楼主所讲的“工程热物理”，与我在大学里学的“传递过程”，在内容上有不少是交叉重叠的。但是，至于为什么这个概念被归类到了“机械”行业，实在是想不通。

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1900 年贝纳德在实验中发现了对流有序现象。实验很简单，在加热表面上方注入液体，形成不太厚的液体层。逐渐升高加热表面的温度。开始时什么也没发生。但当上下液面温差 △T 超过某一临界值 △Tc 时，便发现液体开始动了起来，并形成很有规律的对流花样。从上往下俯视，是许多像蜂房那样的正六角形格子。中心液体往上流，边缘液体往下流，或者相反，形成一种宏观有序的动态结构。

当加热表面的温度下降到△Tc 以下时，对流又会逐渐减弱最后消失，液体趋于静止。

不同液体，不同液体厚度，这个△Tc 的数值不同，但是，不管何种液体，发生对流的Rayleigh准则数Ra = gβ (Th - Tc)H[sup]3[/sup]/(νa) 都是 1101，我们称之为临界Ra数，其中Th为液体下表面温度，Tc为液体上表面温度。

如果液体上下表面都是固体表面，如图中的实验装置图所示，那么，开始发生对流的临界Ra数=1708，并且，自然对流以滚动条的形式出现。

如果实验装置是个圆盘，那么，滚动条就变成了缓慢旋转的螺旋状花纹。

如果实验装置是个矩形盘，人们可以得到S形花纹。

问答题：

这一现象的正式叫法是瑞利-贝纳德对流。明明是贝纳德首先发现的物理现象，为什么要把瑞利的名字放在前面？

acadecd

瑞利提出了模型解释贝纳德对流现象

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更多的问题

Busse对瑞利-贝纳德对流进行了稳定性分析，给出了稳态瑞利-贝纳德对流存在的范围，人们称之为Busse气球，你知道这个气球的形状吗？

呵呵，上图是那个气球的一个截面。我们可以看到，对于上下表面均为固定表面的情况，随着加热表面温度的上升（Ra数增大），当Ra数超过上面那条EO曲线之后，滚动条就会进入失稳状态，有时又称这为第2临界Ra数，约为1860。随着Ra数的进一步增大，非稳态现象变得无序，最后进入紊流自然对流，如第2个图所示。

其实，第1临界Ra数和第2临界Ra数是两个特殊的点，和近代数学的一个分支有关，这里又引出了一个问题，这个新的数学领域是什么，在这门学科中，第1临界Ra数和第2临界Ra数又叫做什么点？

懒扎衣

我是巴不到边边的落

回答15楼的问题，搜到以下资料：

公元1900年    ·H.贝纳尔在热对流实验中发现胞状结构的流场

1916 年英国学者瑞利提出一个模型来解释贝纳德对流。他取一个长方形的扁平容器，装满液体，全部封好，不让容器内有自由表面。然后从底部徐徐均匀加热，使下底温度n ...

因此，就称为瑞利-贝纳德对流

可能是因为贝纳德仅仅停留在“发现”，而不能解释，带有一定的偶然性吧……

就象放射性现象，在颁发诺贝尔奖时，发现者贝克勒尔的名字，就排在了居里夫妇的后面。