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高瑞利数下水平自然热对流的幂律关系
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TK124[动力工程及工程热物理—工程热物理;动力工程及工程热物理—热能工程]
  • 作者机构:[1]中国科学技术大学地球与空间科学学院,合肥230026, [2]中国科学院大气物理研究所LASG国家重点实验室,北京100029, [3]中国科学院研究生院生物运动力学实验室,北京100049, [4]中国科学技术大学力学和机械工程系,合肥230027
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:40705027,10602056,40675027); 中国博士后科学基金资助的课题.
中文摘要:

采用数值模拟方法,研究了高度和宽度比为1:10的狭长矩形腔内的水平自然热对流.根据对瑞利数(Rayleigh数)Ra在10^4〈Ra〈10^11内情形的计算结果,将流动分为三个不同的区间:线性区、连续过渡区、1,5次幂律区.虽然流量和努塞尔数(Nusselt数)Nu随瑞利数的变化都包括了三个参数演化区间,但从一个区间到另外一个参数区间的转变时并不是同步的,其中努塞尔数的转变总是超前流量的转变.对比前人的研究发现,流量1/3次幂律的结果是由于瑞利数不够高所致.此外,模拟结果也表明Siggers等的理论分析过高估计了热通量强度,实际的温度边界层内努塞尔数和瑞利数为1/5次幂律关系.

英文摘要:

The horizontal convection at high Rayleigh number ( Ra ) in a rectangle cavity with aspect ratio of 1 : 10 is numerically simulated. The horizontal convection is an important model to understand the ocean circulation and the power laws of the flow are the most concerned. According to the results within the regime of 10^4 〈 Rα 〈 10^11 , three continuous regimes are obtained: the linear regime ( 10^4 〈 Rα 〈 10^6 ), the transition regime ( 10^6 〈 Rα 〈 10^8 ) and the 1/5-power law regime ( 10^8 〈 Rα 〈 10^11 ). For the flow strength, a 1/3-power law of Ra is fitted when Ra is not high enough (10^7 〈 Rα 〈 10^8). However, a 1/5-power law is obtained when Ra is high enough ( 10^8 〈 Rα 〈 10^11 ). The 1/5-pewer law confirms the analysis of Rossby and implies that 1/3- power law of Ra for Nusseh number by Siggers et al. is an over estimation.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876