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Numerical Heat Transfer, Part B Fundamentals 60, 5 (2011) 325-345
Benchmark solution for a three-dimensional mixed convection flow - Part 1: reference solutions
X. Nicolas ( ) 1, M. Médale 2, S. Glockner 3, S. Gounand 4
(28/10/2011)

Abstract A solution to a benchmark problem for a three-dimensional mixed convection flow in a horizontal rectangular channel heated from below and cooled from above (Poiseuille-Rayleigh-Bénard flow) is proposed. This flow is a steady thermoconvective longitudinal roll flow in a large aspect ratio channel at moderate Reynolds and Rayleigh numbers (Re=50, Ra=5000) and Prandtl number Pr=0.7. The model is based on the Navier-Stokes equations with Boussinesq approximation. We propose reference solutions resulting from computations on large grids, Richardson extrapolation (RE) and cubic spline interpolations. The solutions obtained with one finite difference, one finite volume and two finite element codes are in good agreement and reference values for the flow and thermal fields and the heat and momentum fluxes are given with 4 to 5 significant digits.
1 :  Laboratoire de Modélisation et Simulation Multi Echelle (MSME)
Université Paris-Est Marne-la-Vallée (UPEMLV) – Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne (UPEC) – CNRS : UMR8208
2 :  Institut universitaire des systèmes thermiques industriels (IUSTI)
CNRS : UMR6595 – Université de Provence - Aix-Marseille I
3 :  Transferts, écoulements, fluides, énergétique (TREFLE)
CNRS : UMR8508 – Université Sciences et Technologies - Bordeaux I – École Nationale Supérieure de Chimie et de Physique de Bordeaux (ENSCPB) – Arts et Métiers ParisTech
4 :  CEA-Direction de l'Energie Nucléaire (CEA-DEN)
CEA
laboratoire Modélisation et Simulation Multi Echelle, UMR 8208 CNRS, Champs-sur-Marne, France

IUSTI, UMR 6595 CNRS, Marseille, France
Université de Bordeaux, IPB ENSCBP, CNRS UMR 5295, Institut I2M, Pessac, France
CEA-Saclay, DEN, DM2S, SFME, LTMF, Gif-sur-Yvette, France
Physique/Mécanique/Mécanique des fluides

Sciences de l'ingénieur/Mécanique/Mécanique des fluides

Sciences de l'ingénieur/Mécanique/Thermique

Physique/Mécanique/Thermique

Sciences de l'ingénieur/Milieux fluides et réactifs

Informatique/Modélisation et simulation

Informatique/Analyse numérique
Benchmark – mixed convection – Poiseuille-Rayleigh-Bénard – reference solution – boundary conditions – Richardson extrapolation – singularity – convergence order
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