Конвекция Рэлея – Бенара в вытяжной шахте над однорядным горизонтальным пучком из оребренных труб

Abstract

Рассмотрено явление конвективной неустойчивости потока воздуха в вытяжной шахте над однорядным горизонтальным пучком из оребренных труб. Это явление интерпретируется на основе решения тепловой и гидродинамической задачи для турбулентного течения жидкости в приближении Обербека – Буссинеска. Данное решение представимо в аналитическом виде в случае линеаризации уравнений Навье – Стокса и теплопереноса для нижнего подогрева воздуха в шахте пучком труб. Продемонстрировано, что оно представляет собой трехмерные конвективные периодические структуры, называемые ячейками Рэлея – Бенара. Трехмерные структуры экспериментально исследованы при помощи рамки с легкими нитями, установленной в шахте. Показано, что число квазипериодических структур может быть оценено с использованием критического числа Рэлея. Экспериментально продемонстрировано, что наиболее интенсивная конвекция происходит над оребренным пучком на высоте, равной половине высоты шахты.