Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://hit-conf.imec.msu.ru/2012/abstracts/pivovarov_abstract_nezategius2012.doc Дата изменения: Sun Jun 14 09:32:08 2015 Дата индексирования: Sat Apr 9 23:54:48 2016 Кодировка: koi8-r

ЧисленНое исследование гистерезиса И бифуркаций конвективных течений в
наклонных прямоугольных слоях разного удлинения при различных параметрах
Рэлея и Прандтля


Д.Е. Пивоваров


Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН, Москва


Конвективные течения в наклонных прямоугольных слоях характеризуются
совместным действием подъемно-опускного течения, обусловленного конвекцией
при боковом потоке тепла, и локальных конвективных структур, образующихся
за порогом устойчивости гидростатического равновесия при подводе тепла
снизу. В результате этих двух механизмов происходят бифуркации, меняющие
структуру течения и характеристики теплообмена. Детальное экспериментальное
исследование условий возникновения подобных бифуркаций было проведено в
работе [1], где была построена диаграмма режимов в зависимости от числа
Рэлея и угла наклона слоя при фиксированном удлинении и заданном числе
Прандтля. Ранее в работе [2] произведено исследование ламинарных режимов
для слоев различного удлинения. Работа [3] давала подобное исследование для
воздуха и силиконового масла. Все эти работы не учитывали зависимости
течения от начальных данных. Однако, в работе [4] было отмечено, что
эволюция движения жидкости оказывает существенное влияние на установившийся
режим течения. Особенностью настоящей работы является учет эволюции
течения, а также исследование бифуркаций, как при различных удлинениях
слоя, так и при различных числах Прандтля.
Для исследования конвективных течений используется метод прямого
численного моделирования, вычислительная программа для которого была
написана по методике [5]. Программа входит в состав Сетевой компьютерной
лаборатории, результаты проектирования и работы которой докладывались
автором на школе-семинаре [6-7]. Для ведения параметрических расчетов
программа имеет возможность запуска в пакетном режиме.
В работе представлены сопоставления результатов численных исследований
с экспериментальными данными [1-3]. Приведены диаграммы режимов с учетом
метастабильных состояний. Дается сравнение характеристик теплообмена,
полученных расчетным формулам на основе эксперимента и по данным численного
моделирования.
Автор работы выражает благодарность В.И. Полежаеву за пояснения к
расчетным данным и Н.В. Никитину за консультацию по методике расчетов.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных
исследований (грант 12-08-000034).

ЛИТЕРАТУРА.

1. K.E. Daniels, B.B. Plapp, E. Bodenschatz. Pattern formation in inclined
layer convection // Physical Review Letters. 1999. V.84(23). p.5320-5323.
2. H. Ozoe, H. Sayama, S.W. Churchill. Natural convection in an inclined
rectangular channel at various aspect ratios and angles-experimental
measurements // International Journal of Heat and Mass Transfer. 1975.
V.18(12). p.1425-1431.
3. H. Inaba. Experimental study of natural convection in an inclined air
layer // International Journal of Heat and Mass Transfer. 1984. V.27(8).
p.1127-1139.
4. Д.Е. Пивоваров, В.И. Полежаев. Структуры течения и особенности
теплообмена при свободной конвекции в наклонных слоях // Труды XVII Школы-
семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И.
Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в аэрокосмических
технологиях». 25-29 мая 2009 г., г. Жуковский. В 2 томах. - М.:
Издательский дом МЭИ, 2009. т.2 c.113-116.
5. N. Nikitin. Finite-difference method for incompressible Navier-Stokes
equations in arbitrary orthogonal curvilinear coordinates // Journal of
Computational Physics. 2006. V.217(2). p.759-781.
6. А.И. Емелькин, М.А. Лебедев, С.А. Никитин, Д.Е. Пивоваров,
В.И. Полежаев. Сетевая компьютерная лаборатория в задачах конвективного
теплообмена: разработка и первые применения // Проблемы газодинамики и
теплообмена в новых энергетических технологиях: Тезисы докладов XVIII Школы-
семинара молодых ученых и специалистов под руководством акад. РАН А.И.
Леонтьева (23-27 мая 2011 г., Звенигород). - М.: Издательский дом МЭИ,
2011. -424 с.
7. Д.Е. Пивоваров. Моделирование трехмерных внутренних конвективных течений
// Проблемы газодинамики и теплообмена в новых энергетических технологиях:
Тезисы докладов XVIII Школы-семинара молодых ученых и специалистов под
руководством акад. РАН А.И. Леонтьева (23-27 мая 2011 г., Звенигород). -
М.: Издательский дом МЭИ, 2011. -424 с.