An experimental investigation of mixed cavity natural convection in the high Rayleigh number regimeRecherche experimentale sur la convection naturelle en cavite, aux regimes de nombre de rayleigh eleveEine experimentelle untersuchung der natürlichen konvektion in einem hohlraum bei hohen rayleighzahlenэкcпepимeнтaльнoe иccлeдoвaниe Cмeшaннoи Ecтecтвeннoй Koнвeкции B пoлocти пpи бoльшич знaчeнияч чиcлa Pэлeя

https://doi.org/10.1016/0017-9310(86)90035-9Get rights and content

Abstract

Using four different configurations of differentially heated and cooled vertical and horizontal surfaces in a cubical enclosure, natural convection experiments at high Rayleigh numbers were conducted. All of the experiments were variations of the heating-from-below case. Experimental measurements and observations were made of the heat transfer, flow patterns, and the mean and fluctuating temperature distribution. The results indicated that the heated floor promoted mixing in the enclosure and reduced the thermal stratification. For the boundary conditions of the experiment, the heat transfer from the horizontal surfaces was not strongly affected by the presence of a horizontal temperature gradient.

Résumé

On réalise des expériences de convection naturelle aux nombres de Rayleigh élevés, dans une cavité cubique avec quatre conditions différentes de chauffage ou de refroidissement sur les surfaces verticales ou horizontales. Les mesures et les observations portent sur le transfert thermique, les configurations d'écoulement et les distributions moyenne et fluctuante de température. Les résultats montrent que le plancher chauffé favorise le mélange dans la cavité et réduit la stratification thermique. Pour les conditions aux limites expérimentées, le transfert thermique aux surfaces horizontales n'est pas fortement influencé par la présence d'un gradient de température horizontal.

Zusammenfassung

An vier verschiedenen Anordnungen von abwechselnd beheizten und gekühlten senkrechten und waagerechten Flächen in einem würfelförmigen Hohlraum wurden Untersuchungen der natürlichen Konvektion bei hohen Rayleighzahlen durchgeführt. Alle Versuche waren Variationen des Falles mit Beheizung von unten. Messungen und Beobachtungen des Wärmeüberganges, der Strömungsformen sowie des Mittelwertes und der Schwankungen der Temperatur wurden durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, daβ die Beheizung des Bodens eine Durchmischung im Hohlraum verursacht und die thermische Schichtung abbaut. Bei den vorhandenen Randbedingungen wurde der Wärmeübergang an den waagerechten Flächen nicht wesentlich von der Existenz eines Temperaturgradienten beeinfluβt.

Реферат

Пpoвeдeнo экcпepимeнтaльнoe иccлeдoвaниe чeтыpeч paзличныч пo фopмe и пopaзнoмy нaгpeвaeмыч и oчлaждaeмыч вepтикaльныч и гopизoнтaльныч пoвepчнocтeй кyбичecкoй пoлocти пpи бoльич знaчeнияч чиcлa Pэлeя. Bo вceч экcпepимeнтaч иэмeнялacь вeличинa тeплoвoгo пoтoкa пpи нaгpeвe cнизy. Иccлeдoвaны и измepeны тeплoвoй пoтoк, peжим тeчeния и pacпpeдeлeния cpeднeй пyльcaциoннoй тeмпepaтypы. Peзyльтaты пoкaзывaют, чтo нaгpeв cнизy вeдeт к пepeмeшивaнию в пoлocти и yмeньшaeт тeплoвyю cтpaтификaцию. Пpи гpaничныч ycлoвияч, peaлизoвaнныч в экcпepимeнтe, тeплoпepeнoc oт гopизoнтaльныч пoвepчнocтeй cлaбo зaвиcит oт гopизoнтaльнoгo гpaдиeнтa тeмпepaтyp.

References (15)

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Cited by (46)

  • Transport and wall surface deposition of airborne particles in enclosed, buoyancy-driven turbulent flows using fully-resolved numerical simulations

    2022, International Communications in Heat and Mass Transfer
    Citation Excerpt :

    The determination of the particle deposition rate on thermally active surfaces has been the subject of both experimental and numerical efforts [6–10]. The specific case for flows in rectangular cavities with differentially heated walls has attracted a considerable amount of attention [11–19]. Of particular interest is the work of Thatcher et al. [20] who used a cubical cavity of 1.22 m filled with air to determine the accumulation rate of particles for two different Rayleigh numbers.

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