Investigating Slip-Velocity Boundary Conditions in Turbulent Thermal Convection Using a Lattice Boltzmann Method

Dieses Kapitel untersucht die Auswirkungen verschiedener Geschwindigkeitsgrenzbedingungen auf schwach turbulente Rayleigh-Bénard-Konvektion und konzentriert sich dabei auf Szenarien der Rutsch-, Tritt- und Endgleitfähigkeit. Die Studie verwendet eine Boltzmann-Methode, um Strömungs- und Wärmefelder in einem kubischen Hohlraum mit beheizten und gekühlten Wänden zu simulieren. Schlüsselergebnisse zeigen, dass Trittsicherheit die Wärmeübertragung deutlich verbessert und Strömungsmuster verändert, während sich Finite-Slip-Bedingungen ähnlicher verhalten als No-Slip-Bedingungen. Die Untersuchung untersucht auch den Einfluss anisotroper Schlupflängen und den Einfluss horizontaler und vertikaler Wände auf die Strömungsorganisation. Die Ergebnisse zeigen erhebliche Veränderungen der Strömungs- und Wärmeeigenschaften, wobei Trittsicherheit zu höheren Geschwindigkeitsgrößen und einer 100% igen Steigerung des Wärmeübergangs im Vergleich zu Trittsicherheit führt. Die Studie liefert wertvolle Erkenntnisse über die komplexen Wechselwirkungen zwischen Randbedingungen, Strömungsdynamik und Wärmeübertragung bei turbulenter thermischer Konvektion.