Главная – Журналы – Теплофизика и аэромеханика 2025 номер 4

Представлены результаты исследования влияния горизонтального градиента температуры поверхности на динамику теплового конвективного потока с помощью прямого численного моделирования (DNS). Проведена серия расчетов при умеренных числах Рэлея (10⁵ - 10⁸). Расчетная область имела прямоугольную форму с двумя горизонтальными стенками с заданной разницей средних температур между ними, приводящей к формированию свободно-конвективного течения. Температура на нижней стенке имела неоднородное распределение вдоль одной из горизонтальных осей. Образующиеся за счет вертикального градиента плотности конвективные ячейки находились под воздействием слабого горизонтального градиента температуры, что приводило к их деформации и переносу к центральной оси расчетной области. В результате наблюдались интенсивные когерентные горизонтальные колебания положения центрального восходящего потока на низкой частоте. Эта частота слабо зависела от числа Рэлея, а амплитуда колебаний росла с его увеличением. Данный эффект возникновения низкочастотных колебаний не проявляется в двумерном моделировании и возникает в результате взаимодействия соседних трехмерных конвективных ячеек, попадающих в центральный восходящий поток. Авторами предложена асимптотическая оценка для периода этих колебаний. Показано, что колебания не исчезают с ростом числа Рэлея, что дает основание ожидать их влияния на тепломассоперенос в природных течениях.