从剪切环状离心Rayleigh-B''enard对流到径向加热的Taylor-Couette流：探索浮力和剪切对传热和流动结构的影响
摘要：基于一个环形离心瑞利－本纳德对流（ACRBC）系统，研究了浮力和剪切的耦合效应。在此系统中，有两个圆柱体以不同的角速度旋转。通过直接数值模拟得到的结果显示，在一定的普朗特数 Pr=4.3、逆罗斯贝数 Ro^{-1}=20和半径比 eta=0.5 的条件下，瑞利数范围为 10^6 le Ra le 10^8。表征剪切的无量纲旋转速度差 Omega 在 0 到 10 之间变化，分别对应无剪切的 ACRBC 和只有内部圆柱旋转的径向加热的泰勒－康涅特流动。在 Omega 的中间部分找到了一个稳定的区域，并将整个参数空间划分为三个区域：浮力主导区域、稳定区域和剪切主导区域。通过线性稳定性分析确定了各个区域的明确边界。在浮力主导区域，流动是在 rvarphi 平面上的准二维流动；随着剪切的增加，不稳定性的增长率和热传递都会减小。在剪切主导区域，流动主要在 rz 平面上，且热传递在该区域内显著增强。该研究表明剪切可以稳定浮力驱动对流，并揭示了剪切和浮力的复杂耦合机制，对基础研究和工业设计可能有意义。
作者：Jun Zhong, Dongpu Wang, Chao Sun
论文ID：2302.11214
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-07-25