×
劳伦特·苏卡斯;贝伦盖尔·波德文;菲利普·里维埃;阿诺瓦·苏菲亚尼

立方格子中Rayleigh-Bénard对流辐射传递效应的降阶模型。 （英语） Zbl 1460.76727号

J.流体力学。 898，论文编号A2，28页（2020年）.
摘要：本文提出了一种基于本征正交分解（POD）的辐射气体Rayleigh-Bénard对流降阶建模策略。在室温和瑞利数为10^7的条件下，对空气/H_2O/CO_2混合物在立方Rayleigh-Bénard池中的自然对流和辐射传输耦合进行了直接数值模拟（DNS）。结果表明，等温壁与气体之间的辐射传递触发了边界层外的对流增长。平均和湍流动能随辐射以及温度波动而增加，但幅度较小。与非耦合情况一样，大尺度环流（LSC）以顺时针或逆时针运动沉降在立方体的两个对角线平面中的一个，偶尔会经历短暂的再定向，即LSC在水平面上的旋转。进行了POD分析，发现辐射保持了POD的主导特征函数，而POD的特征值增加了。然后导出了两个包含辐射传输效应的基于POD的降阶模型：第一个模型基于耦合DNS数据，而第二个模型是一个先验的基于非耦合DNS数据的模型。由于温差较小，模型中辐射对模式振幅的影响是线性的。这两个模型都捕捉到了辐射能量的增加，并能够再现再定向的低频动力学和与耦合DNS中观察到的LSC速度相关的高频动力学。

引用于2文件

MSC公司：

76R05型 强迫对流
76F35型 对流湍流

关键词：

贝纳德对流;低维模型
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{L.Soucase}等人，《流体力学杂志》。898，论文编号A2，28页（2020年；Zbl 1460.76727）
全文： DOI程序

参考文献：

[1] Bai，K.，Ji，D.&Brown，E.2016低维模型预测湍流中大规模相干结构几何相关动力学的能力。物理学。版本E93，023117。
[2] Bailon-Couba，J.，Emran，M.S.&Schumacher，J.2010湍流对流中传热和大规模流动的纵横比依赖性。《流体力学杂志》655152-173·Zbl 1197.76062号
[3] Bdéoui，F.&Soufiani，A.1997分子辐射气体中Rayleigh-Bénard不稳定性的开始。物理学。流感933858-3872。
[4] Berkooz，G.，Holmes，P.&Lumley，J.L.1993湍流分析中的适当正交分解。每年。《流体力学》第25版，第539-575页。
[5] Borget，V.，Bdéoui，F.，Soufiani，A.&Le Quérérá，P.2001充满分子辐射气体的差热垂直腔中的横向不稳定性。一、线性稳定性分析。物理学。流体13（5），1492-1507·Zbl 1184.76066号
[6] Bouillaut，V.，Lepot，S.，Aumaêtre，S.&Gallet，B.2019辐射驱动对流实验中向最终状态的过渡。《流体力学杂志》861，R5·Zbl 1415.76307号
[7] Brown，E.，Nikolaenko，A.和Ahlers，G.2005湍流Rayleigh-Bénard对流中大尺度环流的重新定向。物理学。版次：Lett.95，084503·Zbl 1187.76069号
[8] Czarnota，T.&Wagner，C.2016带导电板的立方Rayleigh-Bénard电池中的湍流对流和热辐射。国际热流杂志57，150-172。
[9] Foroozani，N.，Niemela，J.J.，Armenio，V.&Sreenivasan，K.R.2017立方体湍流对流中大规模流动的重新定向。物理学。修订版E95，033107。
[10] Gille，J.&Goody，R.1964辐射气体中的对流。《流体力学杂志》20，47-79·Zbl 0127.42503号
[11] Goody，R.M.1956辐射传输对细胞对流的影响。《流体力学杂志》1，424-435·Zbl 0073.46101号
[12] Grossmann，S.&Lohse，D.2000热对流中的尺度：统一理论。《流体力学杂志》407，27-56·Zbl 0972.76045号
[13] Holmes，P.、Lumley，J.和Berkooz，G.1996湍流、相干结构、动力系统和对称性。剑桥大学出版社·Zbl 0890.76001号
[14] Hutchinson，J.E.&Richards，R.F.1999非射线气体辐射对二氧化碳热稳定性的影响。J.热物理。传热13，25-32。
[15] Kogawa，T.、Okajima，J.、Sakurai，A.、Komiya，A.和Maruyama，S.2017常温大气条件下辐射效应对立方腔湍流自然对流的影响。国际热质传递杂志104，456-466。
[16] Lan，C.H.，Ezekoye，O.A.，Howell，J.R.&Ball，K.S.2003使用光谱方法对辐射参与介质的三维Rayleigh-Bénard对流进行稳定性分析。国际热质传递杂志46，1371-1383·Zbl 1025.76010号
[17] Lepot，S.，Aumaêtre，S.&Gallet，B.2018辐射加热实现了热对流的最终状态。程序。美国国家科学院。科学。美国115（36），8937-8941·Zbl 1416.76300号
[18] Lohse，D.和Xia，K.-Q.2010湍流Rayleigh-Bénard对流的小尺度特性。每年。《流体力学评论》42（1），335-364·Zbl 1345.76038号
[19] Lumley，J.L.和Podvin，B.1996动力系统理论和湍流中的额外应变率。实验热学杂志。流体科学.267，1-10。
[20] Mishra，P.K.，De，A.K.，Verma，M.K.和Eswaran，V.2011 Rayleigh-Bénard对流中大规模流动的重新定向和反转动力学。《流体力学杂志》668、480-499·Zbl 1225.76157号
[21] Mishra，S.C.、Akhtar，A.和Garg，A.2014有无体积辐射的Rayleigh-Bénard对流数值分析。数字。传热A65（2），144-164。
[22] Park，H.M.、Sung，M.C.和Chung，J.S.2004通过模式简化稳定Rayleigh-Bénard对流。程序。R.Soc.伦敦。A4601807-1830·Zbl 1070.76049号
[23] Pierrot，L.，Rivière，P.，Soufiani，A.&Taine，J.1999-热气体辐射传输的基于虚拟气体的吸收分布函数全球模型。J.数量。光谱学。辐射。转账62609-624。
[24] Podvin，B.&Le Quéré，P.2001差热腔中流动的低阶模型。物理学。流体13（11），3204-3214·Zbl 1184.76426号
[25] Podvin，B.和Sergent，A.2015对方形Rayleigh-Bénard细胞中风逆转的大规模研究。《流体力学杂志》766172-201。
[26] Podvin，B.和Sergent，A.2017方形Rayleigh-Bénard单元中风向反转的前兆。物理学。版本E95013112。
[27] Van Der Poel，E.P.，Verzicco，R.，Grossmann，S.&Lohse，D.2015湍流Rayleigh-Bénard对流中的羽流排放统计。《流体力学杂志》772，5-15。
[28] Prasanna，S.&Venkateshan，S.P.2014参与介质层辐射冷却引起的对流。物理学。流体26（5），056603。
[29] Puigjaner，D.，Herrero，J.，Simo，C.&Giralt，F.2008带有导电侧壁的立方体空腔中稳态Rayleigh-Bénard对流的分岔分析。《流体力学杂志》598、393-427·Zbl 1151.76463号
[30] Sakurai，A.、Matsubara，K.、Takakuwa，K.和Kanbayashi，R.2012使用直接数值模拟对水平通道中混合湍流自然对流和强制对流的辐射影响。国际热质传递杂志55，2539-2548。
[31] Shishkina，O.，Stevens，R.J.A.M.，Grossmann，S.&Lohse，D.2010湍流热对流边界层结构及其对所需数值分辨率的影响。《新物理学杂志》12，075022。
[32] Sirovich，L.1987湍流和相干结构的动力学。第一部分相干结构。问：申请。数学45（3），561-571·Zbl 0676.76047号
[33] Soucase，L.2013，《自然对流条件下辐射传输的影响》，《不同的空气质量》，《传递和易受湍流》。博士论文，法国巴黎埃科尔中心。
[34] Soucase，L.，Podvin，B.，Rivière，P.&Soufiani，A.2019立方Rayleigh-Bénard单元中大规模流动再定向的适当正交分解分析和建模。《流体力学杂志》881，23-50·Zbl 1430.76257号
[35] Soucase，L.，Rivière，P.&Soufiani，A.2014a分子气体辐射对三维立体腔中Rayleigh-Bénard对流的影响。第15届国际传热会议记录，第IHTC15-9563页。贝格尔庄园。
[36] Soucase，L.，Rivière，P.&Soufiani，A.2016瑞利数高达3×10^9时，在壁面和分子气体辐射的影响下，差异加热立方体空腔中的自然对流。国际热流杂志61‐B，510-530。
[37] Soucasse，L.，Rivière，P.，Soufiani，A.，Xin，S.&Le Quérér，P.2014b壁面和分子气体辐射作用下不同加热腔体内自然对流的过渡状态。物理学。液体26024105。
[38] Soucasse，L.，Rivière，P.，Xin，S.，Le Quérér，P.&Soufiani，A.2012差热立方体空腔中耦合分子气体辐射和自然对流的数值研究。计算。《热科学》4，335-350。
[39] Soufiani，A.1991高温辐射气体的温度湍流谱。《热力学杂志》5（4），489-494。
[40] Spiegel，E.A.1960辐射流体层的对流不稳定性。天体物理学。《期刊》第132期，第716-728页。
[41] Vasiliev，A.、Frick，P.、Kumar，A.、Stepanov，R.、Sukhanovskii，A.和Verma，M.K.2019立方体单元中大规模对流的瞬态流动和重新定向。国际通讯。热质传递108、104319。
[42] Verdoold，J.、Tummers，M.J.和Hanjalić，K.2009大预期比湍流Rayleigh-Bénard对流中流体循环的基本模式。物理学。版本E80，037301。
[43] Xin，S.，Chergui，J.&Le Quéré，P.20083D自然对流的谱并行多域计算。《并行计算流体动力学》，第163-171页。斯普林格·Zbl 1398.76165号
[44] Xin，S.&Le Quérér，P.2002《8:1差热腔的扩展切比雪夫伪谱基准》。国际热质传递杂志40，981-998·Zbl 1025.76033号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。