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水平对流的努塞尔数。 (英语) Zbl 1460.76726号

小结:在水平对流问题中,将非均匀浮力(b_s(x,y))施加在容器的顶面上,所有其他表面都是隔热的。水平对流产生净水平浮力通量(mathbf{J}),由垂直和时间平均内部水平浮力流量定义。我们证明了(上划线{mathbf{J}\cdot\nablab_s}=-\kappa\langle|\nablab |^2\rangle\);overbar表示顶面上的时空平均值,尖括号表示体积时间平均值,(kappa)是浮力的分子扩散率(b)。(mathbf{J})和(kappa langle |nabla b|^2 rangle)之间的这种联系证明了水平对流Nusselt数(Nu)的定义是(kappalangle |nabla b| ^2 rangel)与仅由分子扩散产生的相应量的比值。我们讨论了这种定义相对于其他水平对流努塞尔数定义的优点。我们研究了瞬态效应,并表明(kappa langle | nabla b | ^2 rangle)比其他全球平均值(如平均动能和底部浮力)平衡得更快。我们证明了(kappa\langle|nablab|^2\rangle)是封闭空间内Boussinesq熵产生的体积平均速率。在统计稳态下,内部熵产生由通过顶面的通量平衡。这导致了等效的“表面努塞尔数”,定义为通过上表面的垂直浮力通量的表面平均值乘以施加的表面浮力(b_s(x,y))。在实验条件下,更容易计算表面熵通量,而不是计算(kappa\langle|nabla|^2)所要求的体积积分。

MSC公司:

76R05型 强迫对流
86A05型 水文学、水文学、海洋学
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