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Enregistrement W2604838560 · doi:10.1017/jfm.2015.639

Thermal plumes in viscoplastic fluids: flow onset and development

2015· article· en· W2604838560 sur OpenAlexaff
Ida Karimfazli, I.A. Frigaard, Anthony Wachs

Notice bibliographique

RevueJournal of Fluid Mechanics · 2015
Typearticle
Langueen
DomaineChemical Engineering
ThématiqueRheology and Fluid Dynamics Studies
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésBuoyancyThermodynamicsViscoplasticityYield (engineering)MechanicsPhysicsRayleigh numberNewtonian fluidDimensionless quantitySteady state (chemistry)ConvectionNatural convectionChemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The purely conductive state in configurations such as the Rayleigh–Bénard one is linearly stable for yield stress fluids at all Rayleigh numbers, $Ra$ . However, on changing to localized heater configurations the static background state exists only if the yield stress is sufficiently large. Otherwise, thermal plumes may be induced in a stationary viscoplastic fluid layer, as illustrated in the recent experimental study of Davaille et al. ( J. Non-Newtonian Fluid Mech. , vol. 193, 2013, 144–153). Here, we study an analogous problem both analytically and computationally, from the perspective of an ideal yield stress fluid (Bingham fluid) that is initially stationary in a locally heated rectangular tank. We show that for a non-zero yield stress the onset of flow waits for a start time $t_{s}$ that increases with the dimensionless ratio of yield stress to buoyancy stress, denoted $B$ . We provide a precise mathematical definition of $t_{s}$ and approximately evaluate this for different values of $B$ , using both computational and semianalytical methods. For sufficiently large $B\geqslant B_{cr}$ , the fluid is unable to yield. For the flow studied, $B_{cr}\approx 0.00307$ . The critical value $B_{cr}$ and the start time $t_{s}$ , for $B<B_{cr}$ , are wholly independent of $Ra$ and $Pr$ . For $B<B_{cr}$ , yielding starts at $t=t_{s}$ . The flow develops into either a weakly or a strongly convective flow. In the former case the passage to a steady state is relatively smooth and monotone, resulting eventually in a steady convective plume above the heater, rising and impinging on the upper wall, then recirculating steadily around the tank. With strongly convecting flows, for progressively larger $Ra$ we observe an increasing number of distinct plume heads and a tendency for plumes to develop as short-lived pulses. Over a certain range of $(Ra,B)$ the flow becomes temporarily frozen between two consecutive pulses. Such characteristics are distinctly reminiscent of the experimental work of Davaille et al. ( J. Non-Newtonian Fluid Mech. , vol. 193, 2013, 144–153). The yield stress plays a multifaceted role here as it affects plume temperature, size and velocity through different mechanisms. On the one hand, increasing $B$ tends to increase the maximum temperature of the plume heads. On the other hand, for larger $B\rightarrow B_{cr}$ , the plume never starts.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,687
Score d'incertitude au seuil0,465

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,017
Tête enseignante GPT0,226
Écart entre enseignants0,209 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations28
Publié2015
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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