• Nie Znaleziono Wyników

Wall to wall optimal transport

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Wall to wall optimal transport"

Copied!
1
0
0

Pełen tekst

(1)

15TH EUROPEAN TURBULENCE CONFERENCE, 25-28 AUGUST, DELFT,. THE NETHERLANDS

WALL TO WALL OPTIMAL TRANSPORT

Charles R. Doering1,2,3

, Andre N. Souza

2

,

Gregory P. Chini4

&

Pedram Hassanzadeh5 1

Department of Physics, University of Michigan

2

Department of Mathematics, University of Michigan

3

Center for the Study of Complex Systems, University of Michigan

4

Department of Mechanical Engineering, Program in Integrated Applied Mathematics

and Center for Fluid Physics, University of New Hampshire

5

Centre for the Environment and Department of Earth and Planetary Sciences, Harvard University

Abstract The calculus of variations is employed to find steady divergence-free velocity fields that maximize transport of a tracer between two parallel walls held at fixed concentration for one of two constraints on flow strength: a fixed value of the kinetic energy or a fixed value of the enstrophy (the mean square rate of strain in this situation). The optimizing flows realize upper limits on convective transport in this scenario. We interpret the results in the context of buoyancy-driven Rayleigh–Bénard convection problems that satisfy the flow intensity constraints, enabling us to investigate how optimal transport scalings compare with upper bounds on Nu expressed as a function of the Rayleigh number Ra.

PROBLEM, APPROACH, AND RESULTS

The goal of this work is to help understand heat transport high Rayleigh number convection by producing and characterizing flows that optimize scalar transport for comparison with naturally occurring turbulent flows. In [1] Hassanzadeh et al introduced a new to the continuing challenge to derive sharp bounds on heat transport in Rayleigh-Bénard convection. The particular conditions and constraints considered are that the flow is confined between two impermeable parallel boundaries and endowed with a specified root-mean-square speed or vorticity, and that the concentration of a scalar tracer is constant on each boundary, i.e. the boundaries are isothermal. For simplicity we restrict attention to steady flows in two spatial dimensions. We do not require the incompressible velocity field to satisfy any familiar momentum equation (e.g. for motion driven by the buoyancy force) but only a suitable bulk amplitude constraint which, after the fact, may be interpreted in terms of well-known dissipation–transport balances (e.g. for classical Rayleigh-Bénard convection). Unlike prior approaches to deriving rigorous bounds, however, in this analysis the full advection-diffusion equation for the transported scalar field is enforced as a constraint.

References

Cytaty

Powiązane dokumenty

The visualization of the velocity fields of Rayleigh-Bénard convection and the measurement of the LSC velocity of the flow at different locations in the pres- sure versus

' Różnica między liczbą dzieci w wieku szkolnym, a liczbą dzieci objętych obowiązkiem szkolnym daje liczbę dzieci zwolnionych z obowiązku szkolnego i tych, którym ten

Nowatorskim rozwiązaniem konstrukcji budowy pola prędkości na potrzeby migracji czasowej 2D po składaniu było wykorzystanie prędko- ści średnich z pomiarów PPS (pionowe

Nie można uznać, że obwieszczenie o wolnych stanowiskach w Sądzie Najwyż- szym wymaga kontrasygnaty Prezesa Rady Ministrów, bo nie mieści się w katalogu prerogatyw Prezydenta

Każda zmiana warunków wymaganych dla obywateli Luksemburga do czyn- nego i biernego udziału w wyborach samorządowych w Zjednoczonym Kró- lestwie będzie komunikowana

Najpierw zestawił podobieństwa, którymi są następujące elementy: współczesne państwa posiadają zorganizowane systemy ochrony ich praw i interesów, organi- zacja

Sytuacja ta, jak się okazało, nie trwała jednak długo i w efekcie końcowym, po kilku latach, przywrócono pozycję prawa rzymskiego na studiach prawniczych, a więc in fine

W pozostałej części niem al czarno zabarw ionego piasku w ystępow ały skorupy, kości oraz kam ienie, przy czym skorupy zgrupow ane były w dwóch