Турбулентный свободноконвективный пограничный слой на вертикальной нагретой пластине: закономерности температурного слоя

Проведен анализ результатов экспериментальных исследований профилей температуры и скорости в турбулентном свободноконвективном пограничном слое на вертикальной нагретой пластине. Сделан вывод об отсутствии в настоящее время достаточно отчетливых представлений о скоростных и температурных законах стенки, а также об актуальности определения главных (универсальных) температурных, скоростных и линейных масштабов, обеспечивающих подобие профилей температуры и скорости в сечениях пограничного слоя.
Основное внимание уделено исследованию закономерностей температурного слоя. В отличие от существующих однопараметрических представлений о температурном законе стенки, базирующихся на предположении о независимости профилей температуры от динамических характеристик, предложен двухпараметрический температурный закон стенки, учитывающий влияние числа Грасгофа, т.е. динамических характеристик на тепловые.
На основе анализа имеющихся опытных данных предложенный температурный закон стенки реализован в форме двухпараметрического семейства логарифмических профилей температуры и модели эффективной температуропроводности. Дано полное описание структуры внутренней области – теплового подслоя, переходной (буферной) и логарифмической областей. Предложена полномасштабная алгебраическая модель турбулентной температуропроводности для всего слоя в целом. Отмечены сходства и различия характеристик рассматриваемого течения и вынужденноконвективного турбулентного пограничного слоя на плоской пластине.