二维湍流Rayleigh-Bénard对流温度边界层脉动影响特性研究

采用并行直接数值模拟(PDM-DNS)计算了系列Pr数和Ra数二维方腔Rayleigh-Bénard(RB)热对流.根据Shishkina等人加入脉动的温度边界层理论,得到由参数c控制的温度边界层剖面,系统地研究了参数c与Rayleigh数(Ra)、Prandtl数(Pr)的关系. Pr数为4.3和50.0的系列Ra数温度边界层剖面中,参数c的变化特性表明脉动对温度边界层的不同影响, Pr=4.3时, c较小且随Ra数变化不大, Pr=50.0时, c较大且随Ra数的增加呈下降趋势. Ra=10~(10)时不同Pr数的温度边界层剖面,参数c随Pr数增加而增大,当Pr≥4.3时,参数c与Pr数存在c～Pr~(0.15)标度率关系.系列Ra数不同Pr数的温度边界层剖面控制参数c随Pr数均存在标度率关系,标度值随Ra增高而减小,参数c随Pr数的变化特性基本呈扇形分布.由此表明,低Pr数温度边界层脉动强度较大, Ra数对边界层脉动影响较小,高Pr数温度边界层脉动强度较小但随Ra数增大而增强.