Thermal vibrational convection in a two-phase stratified liquid

• Published in: Comptes rendus. Mecanique Vol. 335; no. 5; pp. 304 - 314
• Main Authors: Chang, Qingming, Alexander, J. Iwan D.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Paris Elsevier SAS 01.05.2007; Elsevier
• Subjects: Computational fluid mechanics; Computational methods in fluid dynamics; Convection and heat transfer; Convection thermique-vibratoire; Exact sciences and technology; Fluid dynamics; Fundamental areas of phenomenology (including applications); Interface; Lattice Boltzmann; Mécanique des fluides numérique; Nonhomogeneous flows; Physics; Stratified flows; Thermal vibrational convection; Turbulent flows, convection, and heat transfer; Thermal vibrational convection; Lattice Boltzmann; Mécanique des fluides numérique; Computational fluid mechanics; Interface; Convection thermique-vibratoire; Water; Boltzmann equation; Streamlines; Computational fluid dynamics; Digital simulation; Silicone oil; Boundary conditions; Natural convection; Immiscible fluid; Vibration effect; Liquid liquid interface; Lattice model; Two layer medium; Modelling; Heat transfer; Stratified flow
• ISSN: 1631-0721; 1873-7234; 1873-7234
• DOI: 10.1016/j.crme.2007.05.014

The response of a two-phase stratified liquid system subject to a vibration parallel to an imposed temperature gradient is analyzed using a hybrid thermal lattice Boltzmann method (HTLB). The vibrations considered correspond to sinusoidal translations of a rigid cavity at a fixed frequency. The layers are thermally and mechanically coupled. Interaction between gravity-induced and vibration-induced thermal convection is studied. The ability of the applied vibration to enhance the flow, heat transfer and interface distortion is investigated. For the range of conditions investigated, the results reveal that the effect of the vibrational Rayleigh number and vibrational frequency on a two-phase stratified fluid system is much different from that for a single-phase fluid system. Comparisons of the response of a two-phase stratified fluid system with a single-phase fluid system are discussed. To cite this article: Q. Chang, J.I.D. Alexander, C. R. Mecanique 335 (2007). La réponse d'un système liquide à deux phases stratifié sujet à une vibration parallèle avec un gradient de température imposé est analysée en utilisant une méthode hybride thermique lattice Boltzmann (HTLB). Les vibrations considérées correspondent aux translations sinusoïdales d'une cavité rigide à fréquence fixe. Les couches sont couplées thermiquement et mécaniquement. L'interaction entre la convection thermique causée par la gravité et les vibrations est étudiée. La capacité des vibrations à intensifier l'écoulement, le transfert de chaleur et la déformation de l'interface est étudiée. Pour la gamme des paramètres considérés, les résultats indiquent que l'effet du nombre vibratoire de Rayleigh et de la fréquence vibratoire sur un système liquide à deux phases et stratifié est très différent que son effet sur un système liquide à une phase. La comparaison de ces deux systèmes et discutée. Pour citer cet article : Q. Chang, J.I.D. Alexander, C. R. Mecanique 335 (2007).