方腔内自然对流的模拟(Rayleigh-bernard
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⽅腔内⾃然对流的模拟(Rayleigh-bernard problem)
⾃然对流的模拟⽐较简单,通常为了简化⼤多数⽂献都是采⽤的Bossinesq假设。
该假设的实质将密度的变化转变为浮⼒,具体简化过程及控制⽅程可参考相关⽂献(例如本⽂给出的参考⽂献)
1.⾸先读⼊⽹格,check&scale,将⽅腔的长度scale为1(主要是将长度⽆量纲化)。
2.计算模型选⽤层流模型;本⽂中瑞利数为10e5,故选⽤层流模型
3.设置物性参数,最重要的是密度应选⽤Bossinesq模型,下⾯的密度填997.1,该密度表⽰参考温度下的值,也即是冷端⾯温度下的密度值,我们设置冷端⾯为300K.
4.其他物性参数,最终保证Pr=6.2,Ra=10e5。
5.设置重⼒加速度和operating temperature。
重⼒加速度只是为了使Ra=10e5⽽设定的⼀个值,并⾮9.8。
6.设置边界条件:两侧边绝热,底⾯320K,顶⾯300K
7.设置参考温度及长度,为后⾯输出Nu数做准备,因为Nu数的计算会⽤到参考温度和参考长度。
8.计算结果,温度云图如下图所⽰。
9.底⾯的局部Nu数
10.结果同参考⽂献[1]的对⽐。
参考⽂献:
[1]Ouertatani N, Ben Cheikh N, Ben Beya B, et al. Numerical simulation of two-dimensional Rayleigh–Bénard convection in an enclosure[J]. Comptes Rendus Mécanique, 2008, 336(5): 464-470.。