Turbulent convection by thermoelectricity in a cooling-heating didactive device

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.