Die thermokonvektive Instabilität des planaren Poiseuille-Flusses, der von unten beheizt wird: Ein vorgeschlagene Benchmark-Lösung für Strömungen mit offenen Randbedingungen

Zusammenfassung Die transienten zweidimensionalen Navier-Stokes- und Energiegleichungen wurden numerisch für die Strömung in einem horizontalen Kanal gelöst, der von unten im Boussinesq-Limit beheizt wird. Für die gewählten dimensionslosen Parameter besteht die Strömung aus periodischen transversalen Wellen, die aus einer konvektiven Instabilität resultieren. Die Lösung wird als Benchmark für die Anwendung von Ausflussrandbedingungen (OBC) in zeitabhängigen Strömungen mit starken Auftriebseffekten vorgeschlagen. Die Richardson-Extrapolation in sowohl Zeit als auch Raum wird verwendet, um die Lösung zu erhalten. Feldplots und Profile von Geschwindigkeit, Temperatur, Wirbelstärke und Strömungsfunktion an ausgewählten axialen Positionen und Zeiten werden ebenfalls aus der feinsten Gitter- und kleinsten Zeitstufenzählung präsentiert. Die Berechnungen wurden auf einem erweiterten Gebiet durchgeführt, sodass die Auswirkungen der in dieser Studie verwendeten OBC im Testgebiet vernachlässigbar wären.