This study presents results of experimental numerical investigation of turbulent thermal convection in air placed between two horizontal plates and heated below.
The experiments covered a range of Rayleigh numbers between 3×$10^6$ and 1.5×$10^7$.
The test results indicate that the heat transfer coefficients investigated may be determined from the relationship Nu = 0.111 $Ra^{0.298}$
With increasing the vertical distance from the bottomplate, it was found that the mean temperature gradient profiles follow $Z^0$ law of the lower conduction region, $Z^{-2}$ law in transition region, and thence the $z^{-frac{4}{3}}$ law of the convective region, sucessively.
These agree with Kraichnen's (1962) theoretical expection.
More over, it was found that a law of the wake-like mean temperature profile exists in the core layer.
Also, numerical study was carried out by using Zeman and Lumley (1976)'s bouyancy transport model to investigate the higher order structure of the thermal convection problems.
본 연구는 서로 다른 온도로 유지 되어 있는 두판 사이의 매질에 대한 난류 열대류의 실험적, 수치적 고찰이다.
이때 매질은 공기 (Pr=0.7) 이고 아래판의 온도가 윗판의 온도보다 높다.
실험은 Rayleigh number가 3 × $10^6$ 부터 1.5 × $10^7$ 인 범위에서 행하여 졌다.
실험 결과에 따라서 다음과 같은 열전달율(Nu) 와 Ra 의 상관식을 얻을 수 있었다.
Na = 0.111 $Ra^{0.298}$
또한 아래판으로 부터의 높이에 대한 평균온도의 분포에 대해서는, 평균 온도의 gradient 가 열전도층에서 일정하고 전이층에서 높이의-2승에 비례하며, 열대류층에서 높이의 $\frac-{4}{3}$ 승에 비례함을 실험적으로 알 수 있었다.
이것은 Kraichnan (1962)의 이론적 예측과 일치하는 결과이다. 또한 열대류층 윗쪽의 중간 (Core)부분에서 law of wake와 같은 평균온도 분포가 존재함을 알수 있었다.
수치적 고찰은 열대류문제에 대한 higher-order 난류 성질들을 조사하기 위하여 Zeman 과 Lumley (1976) 가 사용한 모델을 사용하였다. 이러한 수치적 결과는 Deardorff 와 Willis (1972) 의 실험치들과 비교하여졌다.
