Comment puis-je prédire la vitesse du courant ascendant par convection au-dessus d’un élément de poêle?

Comment puis-je prédire la vitesse du courant ascendant par convection au-dessus d’un élément de poêle?


Je veux connaître la vitesse à laquelle l’air monte au-dessus d’un élément de poêle.

Existe-t-il une relation entre la température de l’air ambiant, la température de l’élément et la vitesse du courant ascendant résultant?

Si rien de précis, y a-t-il quelque chose d’approximatif que je pourrais utiliser?

DumpsterDoofus

Je suppose qu’il est hors de question de secouer un peu de farine sur la cuisinière et de suivre le mouvement des minuscules particules transportées par les courants d’air avec un caméscope?

Oscillation isopycnale

Salut Sancho, combien de détails veux-tu? À moins que vous ne résolviez les équations NS, la mise à l’échelle est la meilleure solution approximative qui vous donne une estimation globale sur le même ordre que la quantité que vous recherchez.

Oscillation isopycnale

Oh ok, tout est détaillé dans ce lien, je vais les énumérer pour vous.

Réponses


 Oscillation isopycnale

Dans ce livre, ils ont d’abord non dimensionné les équations NS, puis, en supposant une vitesse terminale , de petites différences de température et en utilisant des arguments d’échelle, ils arrivent à la relation suivante pour la vitesse terminale d’une particule se déplaçant de manière flottante dans un flux stratifié:

V=gαΔTr26πν

C’est à peu près ce qui se passe, je suppose que beaucoup de choses sont nécessaires pour une bonne compréhension du sujet. Initialement, un fluide homogène (stationnaire) stratifié de manière stable se trouve au-dessus de l’élément du poêle. Il y a environ trois étapes, la génération, l’évolution, l’état stationnaire.

Dans la première étape, l’élément est allumé, les particules de fluide les plus proches de l’élément subissent un changement de température (positif), l’énergie cinétique augmente et les parcelles de fluide à proximité propagent ces informations vers le haut (ne peuvent pas descendre, oublier les côtés) via la chaleur diffusive transfert (au stade initial). À ce stade, les particules se sont à peine déplacées de la surface (compte tenu de l’échelle de temps totale qui nous intéresse). Cependant, ce processus donne effectivement lieu à une vitesse de fluide ascendante considérable dans un fluide adjacent à l’élément chauffant.

À l’étape suivante, certains fluides se sont accélérés au point que nous pouvons maintenant discerner physiquement le mouvement des fluides. La diffusion n’est plus importante (elle ne l’a jamais vraiment été), c’est à ce stade que l’advection prend les devants. Une parcelle fluide en bas, la plus chaude par rapport à toutes les autres parcelles fluides en bas, commencera à ce stade à se sentir un peu différente de ses voisines. Comme la parcelle de fluide est plus chaude, elle est également plus légère que tout le fluide qui l’entoure, donc, selon Archimède, elle doit monter. Ceci est très similaire à la façon dont le soleil chauffe la terre chaque matin et génère des thermiques. Il y aura beaucoup de cellules de convection différentes en raison des imperfections de l’élément chauffant, ce qui entraînera à son tour un mouvement de tourbillonnement et des turbulences.

À l’état d’équilibre, le fluide s’éloignera de l’élément à un rythme régulier de manière à ce que vous puissiez faire la moyenne de toutes les nuances de la dynamique des fluides, afin que vous puissiez arriver à cette formule. Parfois, je souhaite juste que nous puissions donner à quelqu’un un million de dollars .

Oscillation isopycnale

Salut Sancho, mes excuses. Typiquement, la viscosité dynamique est représentée par cette lettre grecque, malheureusement, le livre utilise une notation non conventionnelle et a changé les symboles. Veuillez vérifier la réponse mise à jour. J’aurais dû revérifier.

 

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