Numerical study on the dynamic process of single plume flow in thermal convection with polymers
Numerical study on the dynamic process of single plume flow in thermal convection with polymers
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聚合物热对流中单羽流动态过程的数值研究
DOI：
10.1063/1.5083195
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发表时间：
2019
影响因子：
4.6
通讯作者：
Qian Shi Zhi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Cheng Jian Ping;Cai Wei Hua;Zhang Hong Na;Li Feng Chen;Shen Lian;Qian Shi Zhi
在宽高比为1：3的区域内，对单股羽流与聚合物的热对流进行了直接数值模拟。在本文研究的控制参数范围内，通过添加聚合物来削弱热传递能力。然而，当最大聚合物延伸L增加时，它被促进。垂直速度和温度的分布表明，聚合物溶液中的羽流比牛顿流体中的羽流速度加快，羽流宽度增大。在羽流内部，聚合物链倾向于在速度减速的位置释放能量。在高分子溶液中，Nu/NuNew与控制参数L2/Wi之间存在幂律标度关系，该关系仅适用于中等Wi和小L.本文的研究可以为湍流热对流实验中羽流的观测提供直接的认识。因此，它是有用的热传输与聚合物热对流的分析。由AIP Publishing授权出版。https://doi.org/10.1063/1.5083195
A direct numerical simulation of single plume flow in thermal convection with polymers was carried out in a domain with 1:3 as the width to height ratio. The heat transport ability is weakened by adding polymers within the here-investigated governing parameter range. However, it is promoted when the maximum polymer extension L is increased. The distribution of vertical velocity and temperature indicates that the plume in the polymer solution case is speeded up and widens bigger as compared to that in the Newtonian fluid case. Inside the plume, polymer chains tend to release energy at the position where the velocity is decelerated. The ratio of Nusselt numbers (Nu/NuNew ) shows the power-law scaling relation with the governing parameter L2/Wi in polymer solution cases, which is only applicable for moderate Wi and small L. The present study can give direct insight into the observation about plumes in turbulent thermal convection experiments. It is therefore useful for the analysis of heat transport in thermal convection with polymers. Published under license by AIP Publishing. https://doi.org/10.1063/1.5083195
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