旋转内部加热对 Prandtl 数的影响
流体动力学
2026-05-14 v2
摘要
我们利用三维直接数值模拟研究了普朗特数 () 对穿透式内部加热对流（IHC）在非旋转和旋转范式中的影响。通过将 取值范围从0.1拓展到100，我们发现全局平均温度 对 敏感性不大，主要由不可稳定分层顶边界层的动力学控制。相反，普朗特数决定了下部稳定分层区域的行为，并影响垂直对流热通量 。 在非旋转情况下，低 流体表现出“对称恢复”，即湍流搅动激发了稳定层；而高 流体则趋向于“死区”，即波动性被抑制。 在旋转条件下，我们发现 在所有 数下都得到增强，尽管由于厄姆森泵的出现，全球制冷效率（即 的降低）仅在 时得到改善。这些结果表明，尽管IHC在顶边界与Rayleigh-B\'enard对流在此处共享某些尺度相似性，但内部分层创造了对 独特的敏感性，这对于理解行星和恒星内部的热传导至关重要。
引用
@article{arxiv.2602.21860,
title = {Prandtl number dependence of rotating internally heated convection},
author = {Rodolfo Ostilla-Mónico and Ali Arslan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.21860},
year = {2026}
}