Preview

Труды Института системного программирования РАН

Расширенный поиск

Турбулентная конвекция термоэлектричеством в охладительно-нагревательном устройстве

https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2017-29(2)-8

Полный текст:

Аннотация

Локальная диффузия и топологическая структура завихрения и поля скоростей измерены в переходном режиме от гомогенной линейно стратифицированной жидкости до ячеистой или многоуровневой структуры посредством конвективного охлаждения и/или нагревания. Подобные структуры возникают, создавая конвективный поток, при использовании массива термоэлектрических устройств (элементы Peltier/Seebeck), которые генерируют значительный тепловой поток. Описанные в статье эксперименты направлены на изучение различных чисел Прандтля с использованием пластовой и пресной воды, чтобы сформировать градиенты плотности и низкие числа Прандтля для режимов смешения с градиентами температуры. Набор безразмерных параметров определяет условия численнего и мелкомасштабного лабораторного моделирования для различных геофизических течений. Поля скорости, плотности и их градиенты были вычислены и визуализированы с использованием открытого программного пакета DigiFlow и численного моделирования на базе уравнений Рейнольдса с k-e моделью турбулетности. Когда конвективный нагрев и охлаждение происходят на стороне стратифицированной вложенной ячейки (комбинации внутренних волн и плавучести) управляемая турбулентность намного более сложна, если числа Релея и числа Рейнольдса вылики. Вычисления моментов высшего порядка и перемежаемость важны для изучения процессов перемешивания в сложных течениях. В данной работе представлены некоторые примеры с использованием Thermoelectric Convection Didactive Device (TCDD), созданного в BEROTZA, главным образом в симметричного двумерного образца. Но существует много других технических вариантов устройства, например, с использованием охлаждения и нагревания, создания стенок под углом с вертикалью, позволяющих протестировать более сложные варианты с применением численных экспериментов.

Об авторах

Х. М. Редондо
Dept. Física, UPC BarcelonaTech; BEROTZA S.L., Noain, Pamplona
Испания


Дж. Д. Теллес-Альварес
Dept. Física, UPC BarcelonaTech; Dept. of Civil and Environmental Engineering (Institute Flumen); BEROTZA S.L., Noain, Pamplona
Испания


Х. М. Санчес
BEROTZA S.L., Noain, Pamplona
Испания


Список литературы

1. Sekula E., Redondo J.M. The structure of Turbulent Jets, Vortices and Boundary Layers. Il Nuovo Cimento. 2008. V. 31. P. 893 – 907.

2. Redondo J.M. Introduction to Vortex Theory in Turbulence Laboratory Visualization, UPC. Lecture Notes Dept. Fisica. PELNHoT, 2015. P. 160

3. Redondo J.M., Garriga J.N. Convection driven by thermoelectric heat fluxes. Berotza, Report UPC, 1995. P 98.

4. Stepanova E.V. Study of the rotating fluid surface form in the cylindrical container // Se-lected papers of international conference “Fluxes and structures in fluids”. Moscow. 2006. P. 313–319.

5. Dalziel, S.D., Redondo J.M. New visualization and self-similar analysis in experimental turbulence studies. Models, Experiments and Computation in Turbulence. CIMNE, Barcelona.

6. Kuramitsu, M., Redondo, J.M., Noriega, G. Measurements of anysotropy, thermoelectric Proceedings of the IEEE 2003, V. 22, P. 541-545.

7. Castilla R., Onate E., Redondo J.M. Models, Experiments and Computations in Turbulence. CIMNE, Barcelona. 2007. P. 255.

8. Redondo, J. M., Sanchez, M. A., Garriga, J., Castilla, R., Convective and Rayleigh-Taylor Instabilities in Stratified Fluids. Advances in Turbulence V. 1995. P. 428-434.

9. Vila T., Tellez J., Sánchez M. J., Sotillos L., Diez M. and Redondo J.M. Diffusion in fractal wakes and convective thermoelectric flows. GRA– EGU. 2014.V.16, p.2011.

10. Tarquis, A. M., Platonov A., Matulka A., Grau J., Sekula E., Diez M., Redondo J. M. Application of multifractal analysis to the study of SAR features and oil spills on the ocean surface. Nonlinear Processes in Geophysics 21, no. 2 2014: P. 439-450.

11. Redondo J.M., Turbulence Entropy and Dynamics, UPC Lecture Notes. 2014.

12. Redondo, J.M., The structure of density interfaces. Ph.D. Thesis. Univ. of Cambridge. Cambridge. DAMTP 1990.

13. Redondo J.M., Metais O. Mixing in Geophysical Flows. CIMNE, Barcelona. 1995, p. 415.

14. Linden P.F., Redondo. J.M. Turbulent mixing in Geophysical Flows CIMNE, Barcelona, 2001. p. 319.

15. Cantalapiedra I.R., Redondo J.M. Mixing in zero-mean-flow turbulence, Mixing in Geophysical Flows (Redondo J.M. and Metais O. Eds.) CIMNE, 1995, 127-146.

16. Versteeg T.A.M., Nieuwstadt F.T.M. Numerical simulation of buoyancy driven flow in enclosures. Mixing in Geophysical Flows (Redondo J.M. and Metais O. Eds.) CIMNE, 1995, 329-342

17. Redondo J.M. Mixing efficiency of different kinds of turbulent processes and instabilities; Appplications to the environment. CIMNE, 2001, 131-157.

18. Redondo J.M. Termodinámica de los procesos irreversibles, efectos termoeléctricos. Rev. Termoelectricidad, 1995 V.2.

19. Mahjoub O.B. Granata T., Redondo J.M. Scaling Laws in Geophysical Flows. Phys. Chem. Earth (B) V 26, no.4 p281-285, 2001.

20. Dalziel R. P. DigiFlow User Guide. Cambridge, England: Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics (DAMTP) - University of Cambridge. 2012.

21. Tellez J., Gómez. M., Russo M., Redondo, J.M. Surface Flow Image Velocimetry (SFIV) for Hydraulics Applications In 18th International Symposium on the Application of Laser and Imaging Techniques to Fluid Mechanics. July 4-7 2016. Lisbon, Portiugal.

22. Leyton C., Redondo J.M, Gonzalez-Nieto P.L. and Tarquis A.M. Fractal behaviour of human fluxes.Waves and vortices in complex media, Moscow, IPM RAS. 2016. V.2 p.230-235.

23. Strijhak S. Redondo J.M. And Tellez J. Multifractal Analysis of a Wake for a Single Wind Turbine Proceedings Topical Problems of Fluid Mechanics 2017, Prague, 2017 Edited by David Šimurda and Tomáš Bodnár, pp. 275-284.


Для цитирования:


Редондо Х.М., Теллес-Альварес Д.Д., Санчес Х.М. Турбулентная конвекция термоэлектричеством в охладительно-нагревательном устройстве. Труды Института системного программирования РАН. 2017;29(2):215-230. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2017-29(2)-8

For citation:


Redondo J.M., Tellez J.D., Sanchez J.M. Turbulent convection by thermoelectricity in a cooling-heating didactive device. Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS (Proceedings of ISP RAS). 2017;29(2):215-230. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2017-29(2)-8

Просмотров: 58


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2079-8156 (Print)
ISSN 2220-6426 (Online)