瑞利-贝纳德对流中的侧壁效应

我们利用直接数值模拟研究了侧壁温度边界条件对瑞利-贝纳德(RB)对流中热输运的影响。对于相对较低的瑞利数Ra，当侧壁为等温且保持在温度$T_c+\Delta/2$（其中$\Delta$是水平板之间的温差，$T_c$是冷板的温度）时，热输运高于侧壁绝热的情况。原因是前一种情况下，部分热流通过充当短路作用的侧壁逃逸，从而避免了流体层的热阻。对于较高的Ra，主体变得更加等温，这减少了通过侧壁的热流。因此，对于足够高的Ra（$\simeq 10^{10}$），具有等温侧壁的单元中的热通量收敛到绝热侧壁获得的值。然而，当侧壁温度偏离$T_c+\Delta/2$时，底部和顶部板的热输运不同于使用绝热侧壁获得的值。在这种情况下，差异不会随着Ra的增加而减小，这表明实验装置的环境温度会影响热传递。当只有靠近水平板的非常小的侧壁区域保持等温，而侧壁其余部分绝热时，观察到类似的行为。原因是靠近水平板的区域中流体与侧壁之间的温差最大。这表明在流体样品外部放置热屏蔽时应小心，以尽量减少杂散热流。