Сборники трудов ИСП РАН


Турбулентная конвекция термоэлектричеством в охладительно-нагревательном устройстве

Х.М. Редондо (UPC, Barcelona, Spain)
Дж.Д. Теллес-Альварес (UPC, Barcelona, Spain; Berotza S.L., Navarra, Spain)
Х.М. Санчез (Berotza S.L., Navarra, Spain)

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.

Ключевые слова

конвекция; термоэлектричество; элементы Пелетье; эксперименты, k-e модель турбулентности; турбулетность; программа DigiFlow

Издание

Труды Института системного программирования РАН, том 29, вып. 2, 2017, стр. 215-230.

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

DOI: 10.15514/ISPRAS-2017-29(2)-8

Полный текст статьи в формате pdf (на английском) Вернуться к содержанию тома