The temperature field above a concentrated heat source on a vertical adiabatic surface

This investigation presents detailed measurements of the laminar temperature field above a highly localized heat source on an instrumented, transparent, vertical adiabatic surface in water. This flow situation is particularly complicated because it is three-dimensional. Small diameter thermocouples were used to measure both the surface temperature variation and the temperature profile in the fluid above the heat source for a range of heat flux. In addition, a Schlieren system was used to visualize the spanwise and normal thermal boundary layers. The downstream growth of the spanwise boundary layer was found to be relatively weak (proportional to x 1 5 ), while the boundary-layer thickness normal to the surface above the source was found to increase linearly with downstream distance, x. By comparing these results to those of the well-known point and line source plumes, we conclude that this preferential growth is attributed to the effect of the surface on the entrainment of ambient fluid. Our measurements indicate that the surface temperature above the source decays proportional to x −0.77. This is between the x-independence found for a point source plume ( x −1) and a line source of heat on an adiabatic surface ( x − 3 5 ). Appropriate scaling functions were also determined which collapse measured temperature data for various heat flux and location to a single curve. Cette étude présente en détail des mesures du champ de température au dessus d'une source de chaleur très localisée sur une surface transparente, verticale et adiabatique dans l'eau. Le type d'écoulement est particulièrement compliqué par sa tridimensionnalité. On utilise des thermocouples de petit diamètre pour mesurer à la fois la variation de la température de surface et le profil de température dans le fluide au dessus de la source de chaleur pour une gamme de flux thermique. De plus un système Schlieren est utilisé pour visualiser les couches limites dans leur étendue et leur épaisseur. La croissance en largeur de la couche limite est relativement faible (proportionnelle à x 1 5 ) tandis que l'épaisseur normalement à la surface, au dessus de la source, croît linéairement en fonction de x. En comparant ces résultats à ceux des panaches de sources ponctuelles et linéaires, on conclut que cette croissance préférentielle est attribuable à l'effet de la surface sur l'entrainement du fluide ambiant. Les mesures montrent que la température de surface au dessus de la source décroît proportionnell