Struktura turbulentní konvekce při vysokých hodnotách Rayleighova čísla

Bc. Jan Okleštěk

Diplomová práce

The structure of turbulent convection for high values of the Rayleigh number

Anotace:

V této diplomové práci se věnuji studiu přirozené konvekce při Rayleighových číslech v rozsahu 1e11-1e15. Experiment probíhal ve válcové konvekční cele kryostatu ConEV, kde konvekční cela měla průměr podstavy D=300 mm, výšku L=300 mm. Miniaturní snímače zaznamenávaly časové závislosti fluktuací teploty proudícího plynného helia při různých fyzikálních podmínkách a vlastnostech helia. Časové průběhy fluktuace teploty jsem vyhodnocoval pomocí histogramu, energiového spektra a autokorelační funkce. Z průběhu autokorelační funkce (resp. z charakteristické frekvence pozorované v energiovém spektru) byla prokázána přítomnost koherentní struktury.

Abstract:

This thesis presents study on flow structure of thermal convection at high values of Rayleigh number Ra from 1e11 to 1e15. Experiment was conducted in a cylindrical container, implemented in helium cryostat. Small temperature sensors recorded time dependencies of temperature fluctuations in cryogenic gaseous helium flow under various external conditions and helium states. I have analysed temperature fluctuations using histogram, power spectrum and autocorrelation function. The presence of coherent structure in convective flow was confirmed by the shape of autocorrelation function and characteristic peak in power spectra. The scaling law for Péclet vs. Rayleigh numbers relationship was evaluated up to Ra=2e14.

Klíčová slova

konvekce, turbulence, Rayleigh, Bénard, Boussinesq, helium, energiové spektrum, autokorelace, convection, power spectrum, autocorrelation

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 21. 5. 2012

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 13. 6. 2012
• Vedoucí: RNDr. Věra Musilová

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Fyzika / Teoretická fyzika a astrofyzika