封闭空间内空气自然对流的非线性特性的实验研究  

作　　者：战乃岩[1,2] 高青[2] 白利[2] 杨茉[3] 

机构地区：[1]吉林大学汽车学院,长春130022 [2]吉林建筑工程学院市政与环境工程学院,长春130021 [3]上海理工大学动力学院,上海200093

出　　处：《中国科学：技术科学》2012年第1期57-64,共8页Scientia Sinica(Technologica)

基　　金：国家自然科学基金(批准号:50978120);上海市教委发展基金(批准号:05EZ18);吉林建筑工程学院博士启动基金(批准号:861055)资助项目

摘　　要：采用激光全息干涉照相技术和烟可视化方法,对底部加热长方体腔内空气自然对流的流动和换热的流场、温度场、三维特性及自维持振荡现象进行实验研究.通过仪表校核与误差分析,验证了恒温壁面均温性、激光干涉测量精度,并且得出如下实验结果:1)随着Ra数的增加,流动开始表现得不稳定,等温线也发生扭曲.当Ra数达到12500时,出现涡卷消融的现象,当Ra数超到18500时,不仅沿短轴方向出现涡卷,而且沿长轴方向也开始出现涡卷,上升的气流向四周降落,呈现羽毛状,流动由二维特性开始向三维特性转变.2)通过实验观察发现,在Ra数比较小的情况下,流动经过一系列变化过程之后,最后稳定在某一状态;随着Ra数的增加,流动变得越来越快,越来越趋于不稳定,当超过某一临界值Rac=30500时,流动表现的不稳定,流场随时间不断变化,开始进入到非线性状态.3)当侧壁面向外漏热时,腔内流体会形成平行于长轴方向的两个长条状涡卷,涡卷从中间位置上升,从壁面两侧下降,并且实验过程中会出现三个涡卷的消融状态.

关 键 词：激光干涉 烟可视化 临界Rayleigh数 三维特性 自维持振荡 

分 类 号：TK124[动力工程及工程热物理—工程热物理]