转动Rayleigh-Bénard湍流热对流实验研究

摘要

这里主要总结近年来对转动Rayleigh-Bénard(RB)湍流热对流系统的实验测量结果.实验主要在一系列圆柱形的封闭装置中进行,装置的径高比Γ=D/L分别为0.5,1,和2(D和L分别为装置的直径和高度).Ra数范围为[3×108,2×1012],Pr数范围为[0.74,35.5].针对一个固定的Ra数,Pr数,实验上测量Nu数随着旋转转速1/Ro的依赖关系.随着1/Ro增加到第一个临界点1/Roc,Ekman涡旋在旋转RB系统中出现,使得Nu数呈现突然增长(sharp transition).在较高转速时,Taylor-Proudman层化效应抑制竖直方向的对流传热,因此Nu数下降.发现1/Roc与1/Γ呈二次方关系式,对于Γ=1的条件下,1RocαPr-0.41.在较高Ra数下,发现Nu～1/Ro的关系曲线上,出现了一系列尖锐的转变点1/Roc,i(i=1,…4).