Конвекция Рэлея-Бенара с плавающим погружённым телом
Сотрудники Института механики сплошных сред УрО РАН и Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН опубликовали материалы исследования в Journal of Fluid Mechanics, ведущем международном издании в области механики жидкости.
В статье представлены результаты экспериментального и численного исследования турбулентной тепловой конвекции в прямоугольной полости, с протяжённой, погруженной в жидкость, свободно плавающей пластиной. Варьирование значений управляющих параметров, таких как число Рэлея, соотношение сторон, вертикальное положение пластины, позволяет получить широкий спектр возможных режимов, характеризующих динамику пластины, от неподвижных и чисто периодических до стохастических.
Показано, что устойчивые периодические движения возникают, когда пластина плавает вблизи одного из теплообменников. Увеличение расстояния между пластиной и теплообменником нарушает периодическое движение и (при умеренных числах Рэлея) приводит к ярко выраженной асимметрии, когда пластина большую часть времени находится вблизи одной из стенок, совершает редкие переходы к противоположной стенке и тут же возвращается обратно.
При увеличении числа Рэлея движения пластины от одного края полости к другому появляются вновь, но всегда носят нерегулярный характер.
Что касается зависимости поведения системы от геометрии полости, то в экспериментах были обнаружены как нижние, так и верхние пределы периодических движений пластин. При численном моделировании верхний предел не был достигнут — пластина движется квазипериодически через цепочку вихрей разных знаков даже при наибольшем рассматриваемом соотношении сторон. Теплоизолирующая плавающая пластина обеспечивает пространственно-временную вариацию теплового потока и уменьшает интегральный тепловой поток, но уменьшение теплового потока существенно зависит от вертикального положения пластины.
Источник: ПФИЦ УрО РАН.
