使用SPH方法对水平同心圆柱环空中自然对流状态的数值研究
流体动力学
2019-04-16 v1
摘要
自然对流在许多工程应用中具有重要意义。本文提出了一种用于自然对流的光滑粒子流体动力学(SPH)方法。流体质量、动量和能量的守恒方程被离散为SPH方程。由温度场中密度变化引起的体积力通过布辛涅斯克近似来考虑。通过将数值结果与文献中的实验结果进行比较，验证了该数值方法。数值结果与实验结果吻合良好。然后将SPH方法应用于研究水平同心圆柱环空中的自然对流，瑞利数范围为10^2至10^7，普朗特数范围为0.01至10。一般而言，流动在低瑞利数下稳定，在高瑞利数下不稳定。从稳定到不稳定状态的转变瑞利数在低普朗特数情况下比在高普朗特数情况下更低。在数值模拟中识别出四种不同的对流状态，即具有1个羽流的稳定状态(SP1)、具有1个羽流的不稳定状态(UP1)、具有n(n>1)个羽流的稳定状态(SPN)和具有n(n>1)个羽流的不稳定状态(UPN)。SP1和UP1状态在所有普朗特数下均可观察到，而SPN和UPN状态仅在Pr=0.1和0.01时观察到。
引用
@article{arxiv.1712.05831,
title = {Numerical study of natural convection states in a horizontal concentric cylindrical annulus using SPH method},
author = {Xiufeng Yang and Song-Charng Kong},
journal= {arXiv preprint arXiv:1712.05831},
year = {2019}
}
备注
7 figures