多孔-流体层中的高瑞利数对流

我们给出关于水平层中对流的数值研究，该水平层由流体饱和多孔床及其上未受限流体层构成。对流由施加于整个系统的垂直失稳温差驱动，一如典型的 Rayleigh-Bénard 问题。数值模拟采用基于 Darcy-Brinkman 方程的两层问题单域公式进行。我们探究大瑞利数但小达西数极限下系统的动力学与热通量，此时流动在多孔与未受限流体区域均呈现剧烈对流，而多孔流动仍强烈受限并受 Darcy 定律支配。我们证明系统的热通量与平均热结构可利用先前关于单独流体层或多孔层中对流的结果进行预测。我们重访关于多孔介质中次临界“穿透对流”作用的争议，并确认此类诱导流动不贡献于系统热通量。最后，我们简要研究两层间的时间耦合，发现上方湍流流体对流充当了多孔层中对流更长时标变率上的低通滤波器。