Теплоотдача энерговыделяющей жидкости в верхней части замкнутого объема

Методом аналитических оценок определены характеристики стационарной свободноконвективной теплоотдачи жидкости с внутренними источниками тепла в верхней части замкнутого объема с различными условиями теплоотвода на верхней горизонтальной границе при числе Прандтля порядка единицы. Показано, что при адиабатическом условии на верхней границе объема максимум плотности теплового потока $q_{\mathrm{max}}$, достигаемый в области пересечения верхней горизонтальной и вертикальной границ, зависит только от максимальной температуры в объеме $T_{\mathrm{max}}$ и теплофизических характеристик жидкости. Являющаяся функцией вертикальной координаты $z$ поправка к температуре в основном объеме (вне пограничных слоев) $\delta T_b\sim z^{1/4}$ существенно преобладает над возмущениями в горизонтальном сечении. С возникновением турбулентной конвекции Рэлея–Бенара (RB) теплоотвод через верхнюю границу определяется только энерговыделением в RB-слое. При фиксированной мощности тепловыделения $\mathcal{Q}$ толщина RB-слоя с ростом плотности теплового потока через верхнюю горизонтальную границу $q$ увеличивается по линейному закону $h=q/\mathcal{Q}$.