Effect of mechanical boundary conditions on the flow reversal in square Rayleigh-Bénard cells. - Sorbonne Université Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2015

Effect of mechanical boundary conditions on the flow reversal in square Rayleigh-Bénard cells.

Résumé

This study explores the effects of mechanical boundary conditions on flow reversals observed inside square Rayleigh-Bénard convection cells. We consider two configurations where different conditions are imposed on the top boundary: i) a no-slip condition as in the classical case (RBC) and ii) a free-slip condition (RBS). The Rayleigh and Prandtl numbers are fixed to values where flow reversals are observed for both configurations. The reversal mechanism is the same for both cases. However reversals are shorter and more frequent for RBS than RBC. The bulk temperature is revealed to be significantly lower and the heat flux larger for RBS. During a standard reversal process, we perform a mechanical energy budget and follow the evolution of the available potential energy. Heat entering the system is transformed into available potential energy and accumulates inside counter-rotating corner flows and thermal boundary layers, prompting corner flows to grow.
On étudie l'influence des conditions mécaniques imposées aux bords sur les renversements observés dans une cellule de convection de Rayleigh-Bénard de forme carrée. On considère deux configurations avec des conditions mécaniques différentes sur la plaque supérieure : i) condition de non-glissement comme dans le cas classique (RBC), et ii) condition de glissement (RBS). Les nombres de Rayleigh et Prandtl utilisés sont tels qu'on observe des renversements dans les deux cas. Le mécanisme de renversement est le même pour les deux configurations. Toutefois les renversements sont plus courts et plus fréquents pour RBS que pour RBC. La température moyenne est significativement plus basse et le flux de chaleur plus élevé pour RBS. Au cours d'un processus de renversement, on effectue un bilan énergétique et on suit l’évolution de l'énergie potentielle disponible. Le flux de chaleur entrant dans le système est converti en énergie potentielle disponible qui s’accumule a l'intérieur des écoulements de coin contra-rotatifs ainsi que dans la couche limite thermique, conduisant ainsi a une augmentation de volume de ces écoulements de coin.
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Dates et versions

hal-01429811 , version 1 (09-01-2017)

Identifiants

  • HAL Id : hal-01429811 , version 1

Citer

Andrés Castillo-Castellanos, Anne Sergent, Maurice Rossi. Effect of mechanical boundary conditions on the flow reversal in square Rayleigh-Bénard cells.. 18éme Rencontre du Non-Linéaire, Université Paris Diderot - Paris 7, Mar 2015, Paris, France. pp.ISBN: 978-2-9538596-4-5. ⟨hal-01429811⟩
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