侧向周期加热腔体对流对格拉晓夫数的依赖性

宁利中; 宁碧波; 李开继; 田伟利; 张珂

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侧向周期加热腔体对流对格拉晓夫数的依赖性

首发时间：2022-06-30

宁利中 ¹
宁利中，男，教授，硕导，主要研究方向：为对流动力学与高速水力学。
宁碧波 ² 李开继 ¹ 田伟利 ³ 张珂 ¹

1、西安理大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室，西安 710048
2、嘉兴学院建筑工程学院，嘉兴 314001
3、上海大学建筑系，上海200444

摘要：通过流体力学方程组的数值模拟，研究了侧向周期加热条件下普朗特数的流体对流对格拉晓夫数的依赖性。结果表明：随着格拉晓夫数的增加，腔体中出现三种对流斑图阶段，即稳态对流，周期性对流和非周期性对流。从稳态对流向周期性对流过渡的临界格拉晓夫数是，从周期性对流向非周期性对流过渡的临界格拉晓夫数是。在稳态对流阶段，对流特性参数（水平流速和垂直流速）随着时间不变化，在两个高温度差区域各存在一个稳定的対流圈。在周期性对流阶段，对流特性参数随着时间周期性变化。两个低温度差区域各存在多个稳定的対流圈,在两个高温度差区域各存在一个周期移动的対流圈，移动周期随着格拉晓夫数的增加而减小。两个高温度差区域的上部存在明显的温度羽。在非周期性对流阶段，对流特性参数随着时间非周期性变化。在三个对流阶段的变化范围内，平均努塞尔数，最大水平流速和最大垂直流速随着格拉晓夫数的增加而增加。

关键词：流体力学侧向周期加热稳态对流周期性对流非周期性对流

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Dependence of convection in a cavity of lateral periodic heating on Grashof number

Ning Lizhong ¹
宁利中，男，教授，硕导，主要研究方向：为对流动力学与高速水力学。
NING Bibo ² LI Kaiji ¹ TIAN Weili ³ ZHANG Ke ¹

1、State Key Laboratory of Eco-hydraulics in Northwest Arid Region of China，Xi’an University of Technology, Xi’an 710048, Shaanxi, China
2、College of Civil Engineering and Architecture, Jiaxing University, Jiaxing 314001, Zhejiang, China
3、Department of Architecture, Shanghai University, Shanghai 200444, China

Abstract：The dependence of convection under lateral periodic heating with Prandtl number on Grashof number is studied by numerical simulation of hydrodynamic equations.The results show that with the increase of Grashof number, there are three stages of convection pattern in the cavity, they are steady convection, periodic convection and non-periodic convection. The critical Graschof number of transition from steady convection to periodic convection is , and the critical Graschof number of transition from periodic convection to non-periodic convection is . In the steady convection stage, the convection characteristic parameters (horizontal velocity and vertical velocity) do not change with time, and there is a stable current loop in two regions with high temperature difference. In the periodic convection stage, the convective characteristic parameters change periodically with time. Several stable convective rolls exist in the two regions with low temperature difference, and there is a periodic moving current loop in the two regions with high temperature difference. The moving period decreases with the increase of Grashof number. The temperature plume exists in the upper part of two regions with high temperature difference. In the non-periodic convection stage, the convective characteristic parameter changes aperiodically with time. Within the range of three convective stages, the average Nusselt number, the maximum horizontal velocity and the maximum vertical velocity increase with the increase of Grashof number.

Keywords： hydromechanics lateral periodic heating steady convection periodic convection non-periodic convection

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宁利中，宁碧波，李开继，等. 侧向周期加热腔体对流对格拉晓夫数的依赖性[EB/OL]. 北京：中国科技论文在线 [2022-06-30]. https://www.paper.edu.cn/releasepaper/content/202206-65.

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论文编号	202206-65
论文题目	侧向周期加热腔体对流对格拉晓夫数的依赖性
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