带放热效应的标量场驱动对流

作     者：杜宇航 张蒙齐 杨延涛 Yuhang Du;Mengqi Zhang;Yantao Yang

作者机构：State Key Laboratory for Turbulence and Complex SystemsDepartment of Mechanics and Engineering ScienceCollege of Engineeringand Beijing Innovation Center for Engineering Science and Advanced TechnologyPeking UniversityBeijing100871China Department of Mechanical EngineeringNational University of SingaporeSingapore117575Singapore 

出 版 物：《Acta Mechanica Sinica》 (力学学报（英文版）)

年 卷 期：2022年第38卷第10期

页      面：56-65页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：the Major Research Plan of National Natural Science Foundation of China(Grant Nos.91852107 and 91752202) Mengqi Zhang acknowledges the financial support from the Ministry of Education,Singapore(MOE WBS No.R-265-000-689-114) 

主　　题：线性稳定性分析 双扩散对流 热扩散系数 普朗特数 浮力对流 直接数值模拟 标量场 浓度场 

摘      要：本文研究了带放热效应的浓度场所引起的浮力对流现象,与之前带放热效应的双扩散对流问题(IHDDC)不同,本研究中流体密度只依赖于温度场,而浓度场只充当内热源,即带放热效应的瑞利-伯纳德对流(IHRBC).线性稳定性分析揭示出最不稳定模态总是静态模态(相速度为零).临界瑞利数(衡量不稳定驱动力的大小)随着施密特数(粘性与浓度扩散系数的比值)的增大而减小,随普朗特数(粘性与热扩散系数的比值)的增大而增大.同时针对充分发展的流动开展非线性三维直接数值模拟研究.结果表明适用于IHDDC的理论模型也可以用来描述IHRBC的传输特性.浓度场流动结构出现垂向的非对称性,从顶部下降的羽状结构尺度要小于从底部上升的结构尺度.