Численное исследование спектров трехмерной турбулентной конвекции

В трехмерной постановке рассмотрена задача о конвекции несжимаемой жидкости в прямоугольном параллелепипеде при подогреве снизу. Горизонтальные границы предполагаются свободными от касательных напряжений и изотермическими. Рассчитанный временной спектр температурных пульсаций в центре конвективной ячейки при надкритичности 410 хорошо согласуется с измеренным экспериментально при турбулентной конвекции в газообразном $He$ при криогенной температуре. Для пульсаций скорости получены спектры Болджиано–Обухова $k^{-11/5}$, $k^{-3}$ и $k^{-5}$. Для температурных пульсаций получены спектры Колмогорова $k^{-5/3}$ и $k^{-2.4}$. Такие спектры указывают на поведение температуры как пассивной примеси и на доминирование силы плавучести для скорости. Наличие ясно идентифицируемых спектров в исследуемом конвективном течении позволяет характеризовать данный процесс как развитую турбулентность.