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平衡源与汇间不可压缩流热传递的界

偏微分方程分析 2022-12-13 v2 流体动力学

摘要

内热源对流涉及流体运动在源与汇分布间传递热量。聚焦于总热源加热量与汇取热量相匹配的平衡情形,我们得到最小平均热耗散 T2\langle |\nabla T|^2\rangle 的先验界,作为输运低效的度量。在平流极限下,我们的界随流的平均动能的倒数缩放。该缩放律中的常数依赖于源—汇分布,我们通过在涉及振荡或集中加热与冷却的一对例子中,以及通过一个用于优化输运的通用渐近变分原理,对此予以说明。我们分析的关键在于求解一个纯平流方程,我们借此找到了胞状流与“挤压”流实现极端热传递的例子。当流动服从动量方程时,我们的界被重新表述为基于通量的瑞利数 RaRa,得到 T2CRaα\langle |\nabla T|^2\rangle\geq CRa^{-\alpha}。幂次 α\alpha0,2/30, 2/311,取决于源与汇相对重力的排布。

关键词

引用

@article{arxiv.2208.04421,
  title  = {Bounds on heat transfer by incompressible flows between balanced sources and sinks},
  author = {Binglin Song and Giovanni Fantuzzi and Ian Tobasco},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2208.04421},
  year   = {2022}
}

备注

Minor revisions from review, figure added