Интегральная модель свободноконвективного турбулентного пограничного слоя с большими поперечными числами Грасгофа и однородно распределённым удельным тепловым потоком

Предложена интегральная двухзонная модель для описания характеристик турбулентного свободно-конвективного пограничного слоя около вертикальной стенки. Получены уточнённые профили вертикальной скорости и избыточной температуры, учитывающие влияние пристеночной области на течение в основной части пограничного слоя. Предложен корректный способ использования формулы Блазиуса для определения величины турбулентного напряжения трения на стенке. На основе дифференцирования профиля избыточной температуры найдено соотношение, связывающее удельную плотность теплового потока и избыточную температуры стенки. Показано, что в рамках выбранного приближения соотношение, связывающее удельную плотность теплового потока и избыточную температуры стенки, имеет форму, аналогичную формулам Влита-Росса и Саундерса. Получена замкнутая система интегро-дифференциальных уравнений, описывающая течение в свободноконвективном пограничном слое. В рамках выбранного приближения общая система интегро-дифференциальных уравнений была сведена к системе нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка. На основании полученной системы было проведено численное моделирование свободеноконвективного турбулентного пограничного слоя в условиях ряда экспериментов. Сделано сопоставление результатов численного моделирования, в том числе полей вертикальной скорости и избыточной температуры, с экспериментальными данными.

свободная конвекция, турбулентность, пограничный слой, интегральный подход, двухзонная модель