Momentum and heat transport scalings in laminar vertical convection.
Momentum and heat transport scalings in laminar vertical convection.
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DOI：
10.1103/physreve.93.051102
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发表时间：
2016-05
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
O. Shishkina
中科院分区：
文献类型：
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作者：
O. Shishkina
我们推导出层流垂直对流 (VC) 中雷诺数 Re 和努塞尔数 Nu 对瑞利数 Ra 和普朗特数 Pr 的依赖性，其中流体被限制在两个不同加热的等温垂直壁之间。层流 VC 中的边界层方程产生两个极限缩放范围：Pr≪1 的 Nu∼Pr^{1/4}Ra^{1/4}、Re∼Pr^{-1/2}Ra^{1/2} 和 Pr≫1 的 Nu∼Pr^{0}Ra^{1/4}、Re∼Pr^{-1}Ra^{1/2}。这些理论结果与 Ra 从 10^{5} 到 10^{10} 和 Pr 从 10^{-2} 到 30 的直接数值模拟非常吻合。Pr 在 10^{-1} 左右时，两种状态之间发生转变。
We derive the dependence of the Reynolds number Re and the Nusselt number Nu on the Rayleigh number Ra and the Prandtl number Pr in laminar vertical convection (VC), where a fluid is confined between two differently heated isothermal vertical walls. The boundary layer equations in laminar VC yield two limiting scaling regimes: Nu∼Pr^{1/4}Ra^{1/4}, Re∼Pr^{-1/2}Ra^{1/2} for Pr≪1 and Nu∼Pr^{0}Ra^{1/4}, Re∼Pr^{-1}Ra^{1/2} for Pr≫1. These theoretical results are in excellent agreement with direct numerical simulations for Ra from 10^{5} to 10^{10} and Pr from 10^{-2} to 30. The transition between the regimes takes place for Pr around 10^{-1}.