雷利-贝纳德对流中的最优热传输
摘要：二维Rayleigh-Bénard对流中的稳态流动用于优化热传递，其中水平壁面为无滑移条件，涵盖了各种普朗特数 $Pr$ 和雷利数 $Ra$ 高达 $10^9$。观察到 $Nusim Ra^{gamma}$ 的幂律标度，其中 Nusselt数 $Nu$ 是垂直热传输的无量纲测度，指数 $gammaapprox 0.31$，且与 $Pr$ 的标度指数相关性极弱。另一方面，在相同的 $Ra$ 下，$Nu$ 存在两个不同水平波数的局部最大值，导致出现两种不同的流动结构作为优化热传递的候选。对于 $Pr lesssim 7$ 的流体，在较小最大波数下实现了最佳传输。在这些流体中，最佳结构是一个温暖上升流的柱状物，它在通道顶部附近产生了左/右水平臂，导致中央上升流旁边产生下沉气流。对于 $Pr > 7$，在足够高的 Ra 下，最佳结构是一个单一上升流，不存在显著的水平结构，并且具有较大最大波数的特征。
作者：David Sondak, Leslie M. Smith and Fabian Waleffe
论文ID：1507.03151
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-07-19