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Experimental investigation of the velocity and temperature fields near the walls in turbulent Rayleigh-Bénard convection
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| Personen und Körperschaften: | , , , |
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| Titel: | Experimental investigation of the velocity and temperature fields near the walls in turbulent Rayleigh-Bénard convection/ vorgelegt von Ling Li |
| Hochschulschriftenvermerk: | Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2013 |
| Format: | E-Book Hochschulschrift |
| Sprache: | Englisch |
| veröffentlicht: |
2013
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| Schlagwörter: | |
| Druckausg.: | Li, Ling, 1983 - , Experimental investigation of the velocity and temperature fields near the walls in turbulent Rayleigh-Bénard convection, 2013, X, II, 106 S. |
| Quelle: | Verbunddaten SWB Lizenzfreie Online-Ressourcen |
| Zusammenfassung: | Für den Wärmetransport in turbulenter Rayleigh-Bénard-Konvektion sind die beiden Grenzschichten an Heiz- und Kühlplatte von besonderer Bedeutung. In der vorliegenden Arbeit wird über die Messung von dreidimensionalen Geschwindigkeits- und Temperaturfeldern in turbulenter Rayleigh-Bénard-Konvektion mittels Laser-Doppler-Anemometrie und Mikro-Thermistor berichtet. Es wurden hochaufgelöste Geschwindigkeits- und Temperaturmessungen innerhalb und außerhalb der Grenzschichten bei verschiedenen Rayleigh-Zahlen, Aspektverhältnissen und Messpositionen durchgeführt. Ein Teil der Daten wurde mit äquivalenten Ergebnissen aus direkten numerischen Simulationen (DNS) verglichen. Für die physikalische Beschreibung der Grenzschicht und für die Überprüfung von verschiedenen Grenzschichtmodellen, wie zum Beispiel die Prandtl-Blasius-Lösung, werden zeitgemittelte Geschwindigkeits- und Temperaturprofile, die Profile von deren Fluktuationen, die Skalierungsgrößen der Grenzschicht, die Scher-Reynolds-Zahl und die Invarianten des Reynoldsschen Spannungstensors bei Rayleigh-Zahlen im Bereich zwischen Ra = 3,44 × 10^9 und Ra = 9,78 × 10^{11} und für Aspektverhältnisse im Bereich zwischen [Gamma] = 1,0 und [Gamma] = 3,0 analysiert. Die dreidimensionalen Geschwindigkeitsmessungen haben gezeigt, dass in der Nähe der Kühlplatte bei Ra = 3,44 × 10^9 und Ra = 2,88 × 10^{10} keine wand-normale Geschwindigkeitskomponente existiert. Sowohl die viskose als auch die thermische Grenzschichtdicke skalieren mit der Rayleigh-Zahl wie [Delta] _v ∼ Ra^{−0,24} und [Delta] _ [Theta] ∼ Ra^{−0,24}. Der Vergleich der experimentell gewonnenen Daten mit denen aus der DNS basiert auf Ergebnissen bei Rayleigh-Zahlen Ra = 3 × 10^9 und Ra = 3 × 10^{10}, sowie einem festen Aspektverhältnis von [Gamma] = 1. Es zeigte sich, dass die gemessenen Geschwindigkeitsdaten sehr gut mit den DNS-Daten übereinstimmen [1], die Temperaturdaten jedoch leicht differieren. Speziell die gemessenen Temperaturprofile zeigen nicht den linearen Verlauf der DNS-Daten und die gemessenen Temperaturgradienten an der Wand sind signifikant größer als die DNS-Werte. Weiterhin wird in der Arbeit über simultane Geschwindigkeits- und Temperaturmessungen in der großen Konvektionszelle bei Ra = 8,96 × 10^{11}, [Gamma] = 1,13 an drei verschiedenen Messpositionen berichtet. Es wurden die Profile der wand-normalen Geschwindigkeit und der Temperatur untersucht sowie diffusiver und konvektiver Wärmetransport aus den gemessenen Geschwindigkeits- und Temperaturfluktuationen berechnet. Dabei zeigte es sich, dass bei der Wärmeübertragung innerhalb der Grenzschicht der diffusive und außerhalb der Grenzschicht der konvektive Transport dominiert. |
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| Beschreibung: |
Unterschiede zwischen dem gedruckten Dokument und der elektronischen Ressource können nicht ausgeschlossen werden Parallel als Druckausg. erschienen |
| Umfang: | Online-Ressource (PDF-Datei: X, II, 106 S., 13,17 MB); graph. Darst |
| Format: | Systemvoraussetzungen: Acrobat reader. |