外形任意的多孔介质轴对称物体中充满非Newton幂律流体时的自然对流

在一个轴对称、外形任意的多孔介质二维体中,充满了有屈服应力的非Newton幂律流体时,数值分析其自由对流及其传热/传质问题．利用相似变换,将边界层控制方程及其边界条件变换为无量纲形式,然后用有限差分法求解该方程组．所研究的参数为流变常数、浮力比和Lewis数．给出并讨论了典型的速度、温度及浓度曲线．发现屈服应力参数值和非Newton流体的幂律指数对结果有着显著的影响．     

非Newton流体在多孔介质中沿竖直面作自由对流时应力屈服和Soret效应对其传热/传质的影响

对饱和的非Newton幂律流体,流经多孔介质中竖直平板时的自由对流,在出现应力屈服和Soret效应时,研究化学反映对传热/传质的影响.用相似变换,将边界层控制方程及其边界条件转换为无量纲的形式,然后通过有限差分法求解该方程.给出并讨论了浓度曲线,以及本问题各种参数值时的Nusselt数和Sherwood数.发现化学反应参数γ、化学反应级m、Soret数Sr、浮力比N、Lewis数Le及无量纲流变参数Ω对流场有着显著的影响.     

非Darcy多孔介质中的非线性对流

利用温度-浓度-密度关系,研究非Darcy多孔介质中的自由对流问题.对于不同的惯性参数、传递参数、Rayleigh数、Lewis数、Soret数和Dufour数,分析了非线性温度参数和浓度参数对非线性对流的影响.浮力对对流起着辅助的附加作用,当惯性作用不计时,切向速度随着非线性温度和浓度的增加而急剧地增加.然而,当惯性效应不为0时,非线性温度和浓度对切向速度的影响是有限的.对两个传递参数、惯性影响参数以及控制非线性温度和浓度的其他参数,取不同的数值时,浓度分布有点儿变化,并在不同的范围内传播.随着非线性温度和浓度的增加,传热/传质在很大的范围内变化,这取决于是Dacry多孔介质,还是非Darcy多孔介质.当所有的影响(惯性的影响、两个传递系数的影响、Soret和Dufour的影响)同时为0/不为0,在非线性温度/浓度参数以及浮力的共同作用下,分析了传热/传质的变化.发现在Darcy多孔介质中,温度和浓度以及它们的交叉扩散,对传热/传质的影响,要比非Darcy多孔介质要大.发现了浮力的负面作用,随着非线性温度系数的增加,传热/传质率是提高的,而随着非线性浓度系数的增加,传热/传质率是下降的.     

流体饱和多孔介质中波传播问题的有限元分析

采用基于混合物理论的多孔介质模型,给出流体饱和两相多孔介质波动问题的有限元分析方法·　采用罚方法导出的有限元动力方程,时间积分可采用显式和隐式积分两种方案·　用编制的有限元程序分析了一维柱体在跃阶载荷和脉冲载荷作用下的波传播问题,得到该两种瞬态载荷作用下固体和流体相位移、速度以及固体相有效应力和孔隙压力随时间的变化关系,并对波的传播现象进行了分析·　所得结果与理论相吻合·     

流体饱和多孔介质中热发展强迫对流的熵产分析

利用Darcy流动模型,同时考虑粘性耗散效应,分析研究了以两等温平板为边界的多孔介质中,热发展强迫对流的熵产.参数研究表明,组参数和Péclet数减小,而Brinkman数增大时,熵产增大.形象化的热线表示方法着重应用于Br＜0的情况,在这种情况下,在顺流的某些位置上,存在热传递方向的改变,即从原来的壁面向外传热变为向壁面传热.     

饱和的多孔介质中含夹杂时的磁流体动力学自然对流

在一个多孔介质中含倾斜矩形夹杂物时,数值地研究磁流体动力学自然对流热交换问题,矩形夹杂的边界条件为两个绝热壁和两个等温壁,使用适当的变量集,将控制方程:连续性条件、推广的Darcy定理--Forchheimer律、能量方程变换为无量纲形式,然后使用有限差分格式求解,磁效应数、Darcy-Rayleigh数、矩形夹杂物的倾斜角以及纵横比作为控制参数,得到多孔介质中含矩形夹杂物时,磁效应数和倾斜角参数影响流体流动和热交换的规律.     

非Newton流体的物质点法模拟研究

准确模拟非Newton流体的运动特性具有重要的工程意义.物质点法作为一种相对新兴的粒子型算法,其结合了Lagrange算法和Euler算法的双重优势,已广泛有效地应用于各个工程领域.基于物质点法,结合人工状态方程,分析了两种非Newton流体(cross流体和幂律流体)在平板Poiseuille流和Couette流情况下的流动特性.结果表明:对Newton流体,物质点模拟结果与理论值一致;对非Newton流体,物质点法可准确模拟其剪切稀化和剪切稠化现象.表明了物质点法在模拟非Newton流体流动问题时的适用性,拓展了物质点法的应用范围.     

横观各向同性饱和弹性多孔介质非轴对称动力响应

应用Fourier展开和Hankel变换求解了简谐激励下横观各向同性饱和弹性多孔介质的非轴对称Biot波动方程,得到了一般解。用一般解给出了多孔介质总应力分量的表达式。最后对求解横观各向同性饱和弹性多孔介质非轴对称动力响应边值问题的方法作了系统说明,并且给出了数值分析特例。     

在有一级化学反应时粘弹性流体流经无限竖直多孔平板时的边界层流动

在有一级化学反应时,研究不可压缩的粘弹性流体,在竖直多孔连续运动平板上的不稳定自然对流.控制方程用隐式有限差分法进行数值求解.与解析解的结果比较,证明所选用的数值方法有效.详细图示了速度分布的数值结果.研究了粘弹性参数、无量纲化学反应参数和平板运动速度,对稳定的速度分布、与时间相关的摩擦因数、Nusselt数和Sherwood数的影响.     

纳米流体在粘性耗散和Newton传热组合影响下的Sakiadis流动分析

就两类以水为基本流体的Newton纳米流体:内含金属颗粒铜(Cu),或者非金属颗粒二氧化钛(TiO2),研究粘性耗散和Newton传热对移动平板边界层流动的组合影响.利用相似变换,将偏微分的控制方程转换为常微分方程组,并用Runge-Kutta-Fehlberg法和打靶法,对其进行数值求解.由此得到结论,随着纳米颗粒体积分数和Newton传热的增加,移动平板表面的热交换率也增加,但是,随着Brinkmann数的增加,移动平板表面的热交换率反而减小.此外,纳米工作流体Cu-水的移动平板表面热交换率,高于纳米工作流体TiO2-水.     

粘弹性流体流经竖直表面时的瞬时自然对流

静止流体中,在一个竖直的、不可渗透的等温表面附近,研究粘弹性边界层的流动及其热传导.得到其控制方程,并利用MackCormak技术对其进行数值求解.与先前发表的关于该问题特例的结果相比较,有着很好的一致性.对于不同的粘弹性参数值,图示了速度和温度分布、边界层厚度、Nusselt数、局部摩擦因数等典型结果.一般而言,粘弹性流体与Newton流体相比较,由于拉应力的促进作用,流体动力边界层里的速度是增加的,热边界层里的温度是下降的.粘弹性参数值越高,摩擦因数和传热系数越高.     

竖直平板嵌入非Darcy多孔介质时,数值研究流过平板的不稳定MHD自然对流中的Dufour和Soret效应

就竖直平板嵌入非Darcy多孔介质中,导电流体流过平板时作不稳定的二维磁流体(MHD)双扩散对流,数值研究了Dufour和Soret效应对流动的影响.用Crank-Nicolson型的隐式有限差分法,按三对角矩阵处理,求解无量纲的非线性控制方程.详细地研究了问题中出现的各种参数对不稳定无量纲的速度、温度和浓度曲线的影响.进一步地,给出并分析了表面摩擦因数、Nus-selt数和Sherwood数随时间的变化.研究结果表明,不稳定速度、温度和浓度分布曲线,受Dufour和Soret的影响十分显著.随着Dufour数的增加或者Soret数的减小,表面摩擦因数和Sherwood数都在减小,而Nusselt数在增加.研究发现,当磁场参数增加时,边界层中的速度和温度在减小.     

纳米流体流经热分层线性多孔伸展平面时的MHD自然对流及其Lie对称群变换

就不可压缩粘性纳米流体,流经半无限垂直伸展平面并计及热分层时,研究该流体的MHD自然对流和热交换.通过特定形式的Lie对称群变换,即单参数群变换,将所考虑问题的偏微分控制方程变换为常微分方程组.然后,使用基于打靶法的Runge Kutta Gill法进行数值求解.最后得到结论:流场、温度和纳米颗粒体积率受热分层和磁场的影响很显著.     

可移动半无限垂直圆柱体温度交变振荡时对MHD自由对流的影响

不可压缩粘性流体,流过可移动、温度交变振荡的半无限垂直圆柱体时,对MHD自由对流影响的数值解进行了研究.应用Crank-Nicolson型的隐式有限差分方法,求解无量纲、不稳定、非线性、耦合的偏微分控制方程.在不同参数下研究速度、温度和浓度分布的变化,还分析了局部及平均的表面摩擦力、Nusselt数和Sherwood数,并以图形形式给出.所得结果与其他文献的结果比较,有着很好的一致性.     

化学反应对流过半无限垂直多孔板的粘性耗散非定常磁流体流动的影响

分析了化学反应,对流过半无限竖直多孔板的、粘性耗散的、非定常的磁流体流动的影响．利用随时间变化的相似参数,将运动、能量、溶质的控制方程变换为常微分方程,并用有限单元法数值地求解所得到的常微分方程．用图形给出了不同参数对速度、温度和浓度分布的影响,用表格给出了不同物理参数值时,表面摩擦力、Nusselt数和Sherwood数的数值．     

恒温平行板间多孔介质通道中的分层耗散流动

利用Darcy模型,研究了平行板间充填饱和多孔介质的通道中,在热量入口处传热的粘性耗散效应．讨论了等温边界情况．求得热量入口处局部温度和体积计算平均温度随Nusselt数的分布．给出了独立于Brimkman数的经充分发展的Nusselt数应为6A·D2并观察到,若忽略粘性耗散影响,将导致熟知的内流现象,此时Nusselt数等于4.93．还给出了有限差分数值解．结果表明解析法和数值法的结果吻合很好．     

放/吸热流体在两个充满多孔材料的竖直平行板之间作不稳定的自然对流

在一个由两块无限竖直平行板组成的管道中,充满着多孔的介质材料,使用Darcy模型(Brinkman模型的推广)的动量方程,连同能量方程,计算不可压缩、粘性、放/吸热流体在该管道中的不稳定自然对流,即Couette流动.流动是由于边界平板有不对称的加热,以及作加速运动所引起.选用合理的无量纲参数,对控制方程进行简化,通过Laplace变换进行解析求解,得到闭式的速度和温度分布曲线解,随后导出表面摩擦力和传热率.发现在竖直管道中的不同剖面,流体的流动及温度分布曲线随着时间而增加,且在运动平板附近更高.特别是,流体的速度和温度随着平板间距的增加而增加,但是,表面摩擦力和热传导率随着平板间距的增加而减小.     

分形多孔介质中的奇异扩散

分形多孔介质和均质多孔介质相比具有许多特殊的性质,它在各个不同的尺度上有相互钳套的自相似结构.孔隙分形中的粒子扩散和经典的Fick扩散不同,其均方位移服从分形幂律关系.据此对孔隙分形中的粒子扩散利用随机过程的统计方法建立了奇异扩散的理论模型,讨论了奇异扩散的非马尔可夫性质和分形性质.