含液滴湍流中的传热
流体动力学
2023-09-26 v1
摘要
湍流中大型可变形液滴的传热是一个复杂且物理丰富的系统，其中液滴的变形、破碎与聚并影响着热量传输。我们研究该问题时，将湍流的direct numerical simulations（DNS，直接数值模拟）与用于界面描述的相场方法相耦合。模拟在固定的剪切雷诺数与韦伯数下运行。为评估如动量/热扩散率等微观流动特性对如平均温度或传热率等宏观流动特性的影响，我们考虑了普朗特数的四个不同取值（即动量扩散率与热扩散率之比）：Pr=1、Pr=2、Pr=4 与 Pr=8。所有情况下液滴体积分数均为 Phi=5.4%。液滴初始温度高于湍流载流流体，并以不同速率释放热量，该速率取决于 Pr 的值，也取决于其尺寸及自身动力学（拓扑结构、破碎、液滴-液滴相互作用）。通过计算液滴与载流流体平均温度的时间演化，我们清晰地表明 Pr 的增加会减缓传热过程。我们通过一个简化的唯象模型解释结果：我们表明液滴平均温度的时间演化具有自相似性，并且在通过 t/Pr^{2/3} 重新标度后可发现一种普适行为。
引用
@article{arxiv.2309.13976,
title = {Heat transfer in drop-laden turbulence},
author = {Francesca Mangani and Alessio Roccon and Francesco Zonta and Alfredo Soldati},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.13976},
year = {2023}
}