💨 Конвекція Релея-Бенара

Шар рідини між двома пластинами — нижня гаряча, верхня холодна. При перевищенні критичного числа Релея Ra_c ≈ 1708 виникає конвективна нестійкість і утворюються рулони Бенара.

Параметри рідини

Плавучість (масштаб Ra) 1.0 В'язкість ν 0.5 Дифузивність κ 0.3

Відображення

Вектори швидкості Лінії течії (ψ)

Статистика

Макс. |v|–

Макс. |ω|–

Кроків часу0

Температура

Холодна (вгорі)Гаряча (внизу)

Що демонструє

Конвекція Релея-Бенара виникає, коли рідина нагрівається знизу. При числі Релея меншому за критичне Ra_c ≈ 1708 тепло передається лише кондукцією. При перевищенні Ra_c плавуча нестійкість призводить до утворення конвективних рулонів (осередків Бенара). Симуляція розв'язує 2D рівняння Нав'є-Стокса з наближенням Буссінеска у формулюванні функція течії – завихреність (ψ-ω).

Як користуватись

Збільшіть Плавучість щоб посилити конвекцію — осередки формуються швидше і стають активнішими
Збільшіть В'язкість щоб заглушити рух — рулони уповільнюються і зникають
Увімкніть вектори швидкості щоб побачити напрямок циркуляції
Натисніть Збурити щоб додати теплові флуктуації і запустити нові осередки

Чи знаєте ви?

Анрі Бенар вперше спостерігав ці конвективні осередки у 1900 році на спермацеті. Лорд Релей вивів критерій стійкості у 1916 році. Конвекція Релея-Бенара лежить в основі сонячної грануляції, терморегуляції океанів та конвекції мантії Землі.