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快速旋转 Rayleigh-Bénard 对流中热输运的上界

流体动力学 2015-06-19 v1

摘要

本文考虑了快速旋转(小 Ekman 数EE)和强热强迫(大 Rayleigh 数RaRa)极限下的旋转 Rayleigh-Bénard 对流中的热输运问题。分析基于一组适用于旋转约束动力学的渐近简化方程;这些方程的推测有效范围为RaE8/5Ra \lesssim E^{-8/5}。利用背景场方法,在 Prandtl 数趋于无穷的极限下,推导出了热输运的严格上界Nu20.56Ra3E4Nu \le 20.56Ra^3E^4。我们证明了,使用本文所采用的分段单调背景温度剖面,无法改进该上界中的指数。这对于有限 Prandtl 数的情形同样成立,即对于这种特定的背景场方法设置,NuRa3Nu \lesssim Ra^3是最佳上界。阻碍获得更好上界的特征在于,从热边界层发出(或进入)的小尺度热羽流的出现。

关键词

引用

@article{arxiv.1405.1458,
  title  = {Bounds on Heat Transport in Rapidly Rotating Rayleigh-B\'{e}nard Convection},
  author = {Ian Grooms and Jared P Whitehead},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1405.1458},
  year   = {2015}
}