Múltiples Estados Estables en la Convección Laminar de Rayleigh-Bénard del Aire
Autores: Carlier, Julien; Papalexandris, Miltiadis V.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Múltiples Estados Estables en la Convección Laminar de Rayleigh-Bénard del Aire
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Simulaciones numéricas
Convección de Rayleigh-Bénard
Estados estacionarios
Relación de aspecto
Rodillo convectivo
Perfil de temperatura
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, informamos sobre simulaciones numéricas de convección laminar de Rayleigh-Bénard del aire en cuboides. Proporcionamos evidencia numérica de la existencia de múltiples estados estacionarios cuando la relación de aspecto del cuboide es lo suficientemente grande. En nuestras simulaciones, el número de Rayleigh se fija en Ra=1.7x10^4. El gas en el cubo está inicialmente en reposo, pero sujeto a perturbaciones de velocidad aleatorias de pequeña amplitud y a un gradiente de temperatura adverso. Cuando el dominio de flujo es un cubo, es decir, la relación de aspecto es igual a la unidad, solo hay un estado estacionario. Este estado se caracteriza por el desarrollo de un solo rodillo convectivo y por un perfil de temperatura normalizado simétrico con respecto a la altura media. Por el contrario, cuando la relación de aspecto es igual a 2, hay cinco estados estacionarios diferentes. Solo uno de ellos presenta un perfil de temperatura simétrico y una estructura de flujo. Los otros cuatro estados estacionarios se caracterizan por configuraciones de dos rodillos y perfiles de temperatura asimétricos.
Descripción
En este artículo, informamos sobre simulaciones numéricas de convección laminar de Rayleigh-Bénard del aire en cuboides. Proporcionamos evidencia numérica de la existencia de múltiples estados estacionarios cuando la relación de aspecto del cuboide es lo suficientemente grande. En nuestras simulaciones, el número de Rayleigh se fija en Ra=1.7x10^4. El gas en el cubo está inicialmente en reposo, pero sujeto a perturbaciones de velocidad aleatorias de pequeña amplitud y a un gradiente de temperatura adverso. Cuando el dominio de flujo es un cubo, es decir, la relación de aspecto es igual a la unidad, solo hay un estado estacionario. Este estado se caracteriza por el desarrollo de un solo rodillo convectivo y por un perfil de temperatura normalizado simétrico con respecto a la altura media. Por el contrario, cuando la relación de aspecto es igual a 2, hay cinco estados estacionarios diferentes. Solo uno de ellos presenta un perfil de temperatura simétrico y una estructura de flujo. Los otros cuatro estados estacionarios se caracterizan por configuraciones de dos rodillos y perfiles de temperatura asimétricos.