冷却箱问题：具有二次方程态的对流
流体动力学
2021-07-01 v4
摘要
我们通过执行三维直接数值模拟来研究具有二次方程态的流体的对流冷却，该流动具有固定的上边界温度，且低于流体初始温度。我们考虑密度最大值附近的流体温度，此处非线性预期很重要。当态方程为非线性时，由此产生的垂直热传输根本不同，且显著低于由线性方程态推导的预测。此外，三个无量纲数组参数化对流系统：瑞利数（）、普朗特数（Pr）和无量纲底部水温。我们进一步定义有效瑞利数（），它等价于线性方程态下使用的传统瑞利数。我们给出了系统垂直热通量、上边界层厚度和湍流动能的预测模型。我们表明该模型与直接数值模拟吻合良好。该模型可用于理解高纬度环境中淡水湖的冷却速度。
引用
@article{arxiv.2003.01761,
title = {The Cooling Box Problem: Convection with a quadratic equation of state},
author = {Jason Olsthoorn and Edmund W. Tedford and Gregory A. Lawrence},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.01761},
year = {2021}
}
备注
19 pages, 10 figures