侧向加热腔体中的多圈型对流斑图

发布时间：2024-01-31 05:52

　　基于流体力学方程组的数值模拟,研究了倾角θ=90°时侧向加热的大高宽比腔体中的对流斑图.对于Prandtl数Pr=6.99的流体,在相对Rayleigh数2≤Ra_r≤25的范围内,腔体中发生的是单圈型对流斑图.对于Pr=0.027 2的流体,取Ra_r=13.9,随着计算时间的发展,腔体中由最初的单圈型对流斑图过渡到多圈型对流斑图,这是出现在侧向加热大高宽比腔体中的新型对流斑图.对不同Ra_r情况的计算结果表明,Ra_r对对流斑图的形成存在明显的影响.当Ra_r≤4.4时是单圈型对流滚动;当Ra_r=8.9～11.1时是过渡状态;当Ra_r≥13.9时是多圈型对流滚动.对流最大振幅和Nusselt数Nu随着相对Rayleigh数的增加而增加.该对流斑图与Pr=6.99时对流斑图的比较说明,对流斑图的形成依赖于Prandtl数.

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【部分图文】：

图1腔体中的对流

式中,peff=p+ρ0gycosθ+ρ0gxsinθ;p是压强;u表示沿x方向的速度;w表示沿y方向的速度;t为时间;g为重力加速度;ρ为密度;α为热引起的体积膨胀系数,α=-(1/ρ0)(?ρ(T,p)/?T);T表示温度;ν是运动黏性系数;κ为热扩散系数,κ=λ/(ρ0cp....

图4Pr=0.0272,Rar=4.4情况下Nu随着时间的变化

图3Pr=0.0272,Rar=4.4情况下对流斑图随着时间的变化2.2.2对流斑图随着Rar的变化

图5Pr=0.0272,Rar=13.9情况下对流斑图随着时间的变化

为了探讨Rar对对流斑图形成的影响,本文对Pr=0.0272时不同相对Rayleigh数的情况进行了数值模拟计算.不同Rar时对流稳定下来的流线如7所示.可以看出,当Rar=2.2,4.4时,腔体中的对流斑图类似,腔体中的稳定对流斑图是封闭的单圈型;当Rar=8.9时,腔体中是....

图6Pr=0.0272,Rar=13.9情况下Nu随着时间的变化

图5Pr=0.0272,Rar=13.9情况下对流斑图随着时间的变化图7Pr=0.0272时对流斑图随着Rar的变化

本文编号：3891077