Comme la flottabilité peut aider à générer un flux, la disposition verticale des tuyaux chauffés est
largement utilisé dans les applications de génie thermique. Cependant, la flottabilité supprime
et peut même laminer les turbulences de l'écoulement, endommageant ainsi gravement le
transfert de chaleur, mesuré par le nombre de Nusselt Nu. Comme flottabilité, mesuré par le
paramètre C, est augmenté, trois régimes d'écoulement sont possibles: entraîné par cisaillement
turbulence, flux laminaire, et turbulences convectives. Dans Chu et al.. (2024)
nous avons utilisé une méthode d'optimisation variationnelle pour étudier comment la flottabilité
modifie la structure de la perturbation minimale du débit qui déclenche
turbulence. Ici, nous étendons la méthode pour trouver une force corporelle optimale de limite
magnitude qui maximise le transfert de chaleur, et examiner comment la dépendance temporelle du
le débit affecte l'optimisation dans chacun des trois régimes d'écoulement. Optimisations
sont effectués à Re = 3000, et la force se révèle laminaire convective
turbulence, ou le rendre seulement faiblement chaotique pour C jusqu'à 8. Conforme à
calculs précédents qui supposent un débit constant, la force optimale induit
rouleaux indépendants du sens du flux, mais à plus grande amplitude, la force se déclenche
écoulement turbulent dépendant du temps. Transition du laminaire
Un état indépendant du flux vers un écoulement turbulent peut soit améliorer Nu, soit réduire
Pas. Pour des flux très chaotiques, soit une turbulence de cisaillement à C = 1 ou convectif
turbulence à C = 16, 32, les optimisations placent les rouleaux plus près du mur que
calculs avec l'hypothèse d'un débit constant. À toute amplitude de force donnée,
cependant, le Nu amélioré ne dépend que faiblement du nombre de
rouleaux.

Cet article explore les excursions dans le temps et leurs implications.

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