提高带有不稳定流动扰动的通道中的传热效率

我们计算出用于提高给定平均功率消耗 Pe^2 下的最优稳定单向通道流动的热传递（Nu）的不稳定扰动。这些扰动以模式基展开，热传递增益对应于相对于模式系数 Nu 二阶导数的 Hessian 矩阵的特征值。在 Pe^{-1} 比例的temporal 周期范围内出现热传递增益，即正的特征值。在小到中等的 $\tau Pe$ 值下，对应的流动是靠近壁面以链式结构形式出现的湍流，作为以稳定背景流速移动的旅行波。在较大的 $\tau Pe$ 下，流动具有多个尺度的湍流，尺度范围可达域大小。我们使用不稳定求解器模拟这些扰动，扰动大小从小到大不等，并发现在 Pe = 2^{19} 时，Nu 可提高最高 56%。通过具有小空间/时间尺度的湍流以及具有多个空间尺度和大时间尺度的湍流，可获得较大的 Nu。