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Sobre la Convección de Número de Rayleigh Moderado en una Capa Porosa Inclinada

Autores: Wen, Baole; Chini, Gregory P.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2019

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Acceso abierto

Artículo científico
2019

Sobre la Convección de Número de Rayleigh Moderado en una Capa Porosa Inclinada


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Convección térmica
Capa porosa
Rollos convectivos a gran escala
ángulo de inclinación
Simulaciones numéricas
Capas límite

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Investigamos la estructura del flujo y la dinámica de la convección térmica de número de Rayleigh moderado (Ra) en una capa porosa inclinada bidimensional. Simulaciones numéricas de alta resolución confirman la aparición de rollos convectivos a gran escala con una relación de aspecto O(1), con un rollo "natural" rotando en dirección antihoraria y un rollo "antinatural" rotando en dirección horaria. A medida que se incrementa el ángulo de inclinación, el flujo de cizallamiento medio de fondo intensifica el movimiento del rollo natural, mientras que suprime el movimiento del rollo antinatural. Nuestras simulaciones numéricas también revelan, por primera vez en la convección de medios porosos de una sola especie, la existencia de estados convectivos localizados espacialmente a gran escala, que sugerimos son habilitados por la inestabilidad subcrítica del estado base a ángulos de inclinación suficientemente grandes. Para comprender mejor la física de la convección en medios porosos inclinados a diferentes escalas, calculamos numéricamente soluciones convectivas estacionarias utilizando la iteración de Newton y luego realizamos un análisis de estabilidad secundaria de estos estados no lineales utilizando la teoría de Floquet. Nuestro análisis indica que la inclinación de la capa porosa estabiliza las capas límite del rollo natural, pero intensifica la inestabilidad de la capa límite del rollo antinatural. Estos resultados facilitan la comprensión física de los flujos celulares a gran escala observados en las simulaciones numéricas a diferentes valores de escala.

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