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Navier 滑移边界之间 Rayleigh-Bénard 对流的标度律

偏微分方程分析 2024-10-29 v3 数学物理 math.MP 流体动力学

摘要

我们考虑 Navier 滑移固定温度边界条件下的二维 Rayleigh-Bénard 对流问题,并给出了 Nusselt 数的一个新上界。该结果基于 Nusselt 数的局部化原理和插值界,利用了流场的正则性。一方面,我们的方法为自由滑移边界条件下 Whitehead & Doering (2011) 的著名结果提供了更简短的证明。另一方面,将其与一个新的、精细的压力估计相结合,对 Drivas 等人 (2022) 关于滑移边界的插值界给出了实质性改进。我们的结果给出了对标度行为的丰富描述:根据 Prandtl 数和滑移长度的大小,我们的上界表明了五种可能的标度律:Nu(Ls1Ra)13\textit{Nu} \sim (L_s^{-1}\textit{Ra})^{\frac{1}{3}}Nu(Ls25Ra)513\textit{Nu} \sim (L_s^{-\frac{2}{5}}\textit{Ra})^{\frac{5}{13}}NuRa512\textit{Nu} \sim \textit{Ra}^{\frac{5}{12}}NuPr16(Ls43Ra)12\textit{Nu} \sim \textit{Pr}^{-\frac{1}{6}} (L_s^{-\frac{4}{3}}\textit{Ra})^{\frac{1}{2}}NuPr16(Ls13Ra)12\textit{Nu} \sim \textit{Pr}^{-\frac{1}{6}} (L_s^{-\frac{1}{3}}\textit{Ra})^{\frac{1}{2}}

关键词

引用

@article{arxiv.2404.14936,
  title  = {Scaling laws for Rayleigh-B\'enard convection between Navier-slip boundaries},
  author = {Fabian Bleitner and Camilla Nobili},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2404.14936},
  year   = {2024}
}

备注

18 pages, 1 figure, 1 table