瑞利数对竖直恒温面处自然对流边界层不稳定性的影响

摘要

文章采用ANSYS FLUENT软件模拟竖直恒温面处的自然对流现象,探究瑞利数Ra对自然对流边界层不稳定性的影响。该次模拟选用7种不同Ra,其变化范围为5.31×10^(8)~5.31×10^(9),在模型中加入形式为T=2A(Rand(0,1)-0.5)的随机式扰动和形式为T=Asin(2πf_(c)t)的正弦式扰动,对比在不同Ra和扰动形式下自然对流边界层的状态。模拟结果表明:在无扰动、随机式扰动和正弦式扰动状态下,随着Ra增大,竖直恒温壁面处的自然对流热边界层厚度均减小;在随机式扰动和正弦式扰动下,竖直恒温面处的自然对流热边界层沿竖直方向存在振荡,且相比于随机式扰动,正弦式扰动下的热边界层的震荡幅度更大;Ra在5.31×10^(8)~5.31×10^(9)的范围内,自然对流边界层的特征频率与Ra间的耦合公式为f_(c)=0.226Ra^(0.641)。