传导-辐射对沿垂直平面有热泳的瞬时自然对流的影响

研究存在热辐射时,热泳微粒的沉积,对沿垂直平面瞬态自然对流边界层流动的影响,垂直平面浸没在光密灰色流体中.分析中采用Rosseland扩散近似表示辐射热通量项.将控制方程简化为抛物线型的偏微分方程组,然后在整个时间段0≤τ<∞,利用有限差分法数值求解.还得到了小数值时间和大数值时间的渐近解,发现渐近解和数值解吻合很得好.而且,流体,20℃和1个标准大气压下的空气,即Prandtl数Pr为0.7时,用图形给出了不同物理参数,即热辐射参数Rd、表面温度参数θw和热泳参数λ,对瞬时的表面剪切应力τw、表面热传输率qw和组分浓度扩散率(传质率)mw的影响,以及对瞬时的速度、温度和浓度分布曲线的影响.     

Hall电流对表面热通量均匀的竖直可渗透平板上MHD自然对流的影响

在横向磁场作用下,研究Hall电流对竖直可渗透平板上MHD自然对流的影响,平板具有均匀的热通量.和外部磁场相比,假设感应磁场可以忽略不计.利用自由变量公式化(FVF)和流函数公式化(SFF),将边界层方程简化为适当的形式.对局部蒸发系数ζ的整个取值范围,由FVF得到的抛物型方程,用简明的有限差分法进行数值积分;另一方面,由SFF得到的非相似方程,采用局部非相似法求解.有些区域,如局部蒸发系数ζ值足够大或足够小时,用正规的摄动法求解.对低值Prandtl数Pr,例如Pr=0.005,0.01,0.05时,用图形表示磁场参数M和Hall参数m,对局部表面摩擦因数和局部Nusselt数的影响.最后对不同的局部蒸发系数ζ值,给出流体的速度和温度分布.     

流过半无限竖直可渗透壁面时的磁流体动力学自由对流

研究不可压缩粘性导电流体,流过半无限竖直可渗透平板时,将其偏微分形式的流动和传热的基本控制方程,应用适当的相似变换,简化为非线性的常微分方程组．对两种抽吸参数:大的和小的抽吸参数,采用摄动法得到变换后方程的近似解．数值结果表明,随着磁场参数和抽吸参数的增大,任意点的速度场在减小;磁场参数的影响,引起热边界层厚度的增大;速度和温度场随着热汇参数的增大而减小．     

磁场对具有压力梯度的低频振荡自然对流的影响

研究了磁场对具有非定常压力梯度的振荡自然对流的影响．假设流体是在两平行板内流动．由于在航天材料中的重要性，重点研究在微重力作用下由于矿振荡器诱发的低频振荡自然对流．得到了在非定常磁场下的振荡流体的一般解．还给出了一些特殊的振荡流和对作用磁场的响应．发现振荡流的性质依赖于频率、驱动浮力的振幅、温度梯度、磁场、壁面的导电情况．当没有磁场时，浮力在驱动流体振荡中起主导作用，并且速度的大小还受温度梯度的影响．为了控制振荡流，可以应用外磁场．还发现：当壁面是导体时，速度的减小与作用磁场的平方成反比；当壁面是绝缘体时，速度的减小与作用磁场成反比．一些详细的计算结果反映了真实的状态．     

自然对流换热问题基于混合元法的差分格式及其数值模拟

研究自然对流换热问题,通过对于空间变量采用有限元离散而对于时间变量用差分离散,导出一种基于混合有限元法的最低阶的差分格式,这种格式可以同时求出流体的速度、温度和压力的数值解,并给出了模拟方腔流的自然换热的数值例子。     

空间-时间分数阶对流扩散方程的数值解法

本文考虑一个空间-时间分数阶对流扩散方程.这个方程是将一般的对流扩散方程中的时间一阶导数用α(0＜α＜1)阶导数代替,空间二阶导数用β(1＜β＜2)阶导数代替.本文提出了一个隐式差分格式,验证了这个格式是无条件稳定的,并证明了它的收敛性,其收敛阶为O(ι h).最后给出了数值例子.     

等通量多孔介质内填夹杂时,粘性和Joule传热对磁流体动力学自然对流的影响

当一个等通量多孔介质内填倾斜矩形夹杂物时,数值地研究了粘性和Joule传热对磁流体动力学自然对流热传导的影响.矩形夹杂物的一边为等热通量的加热面,其对边为等热通量的致冷面,另外两边为绝热面.使用一组适当的变量,将能量方程和Darcy-Oberbeck-Boussinesq的Forch-heimer推广式变换为无量纲形式,然后用有限差分法求解.控制参数为磁效应数、修正的Rayleigh数、矩形夹杂物的倾角及其长宽比.结果显示,粘性和Joule传热导致热传导率下降.     

三角形穿孔翅片对自然对流传热的强化作用

研究一种设置水平矩形翅片对自然对流传热的强化作用,翅片内含三角形穿孔,三角形的底边平行并朝向翅片顶端.比较了这种多孔翅片和同等实心翅片的热耗散率.考虑的参数包括翅片及其穿孔的几何尺寸和热性能.讨论了翅片穿孔后引起的传热强化和翅片重量的减轻.结果表明,在某些三角形穿孔和穿孔间距的值域内,穿孔翅片改进了同等情况实心翅片的热耗散.当翅片导热率及其厚度增大时,穿孔翅片的传热也强化.     

水平来流对扰动成长和对流周期性的影响

对Pr=0.0272的纯流体在矩形腔体外加水平来流时,进行二维流体力学基本方程组的数值模拟.研究了该纯流体Rayleigh-Benard对流的一维行波斑图的成长及时空的演化.发现对流成长过程可以划分为3个阶段,即对流发展、对流指数成长和周期变化。在对流指数成长阶段对不同相对Rayleigh(瑞利)数Ra_r的最大垂直流速场随时间变化的情况进行分析,获得了最大垂直流速场指数成长阶段的线性成长率γ_m和相对Rayleigh数Ra_r的关系公式.研究了行波周期受水平来流Reynolds(雷诺)数的影响,揭示了行波对流周期性及其对水平来流Reynolds数的依赖性.     

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.     

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.     

滑移垂直壁面驻点附近的混合对流边界层流动

就粘性不可压缩流体,研究垂直壁面的滑移,对壁面驻点附近稳定混合对流边界层流动的影响.假定表面温度和外部流动速度与到驻点的距离呈线性变化.首先,将偏微分的控制方程,转变为常微分方程组,然后应用打靶法进行数值求解.对不同数值的控制参数,按分顺流和逆流两种情况,分析和讨论了流动特性和热传导特征.结果表明,逆流时,在浮力参数的某一范围内出现双解;顺流时,解是唯一的.一般而言,速度滑移导致壁面热传导率增大,而热滑移使之减小.     

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.     

竖板表面温度的变化对磁流体动力学流动的影响

在横向磁场作用下,不可压缩的粘性导电流体,流经一个半无限的竖板,完成了壁面温度变化对磁流体动力学流动的分析.假定由粘性耗散和感应磁场产生的热量可以忽略不计.无量纲的控制方程为二维非稳态耦合的非线性方程.结果显示,磁场参数对空气和水的速度有着抑制作用.     

流经有热辐射的无限垂直多孔平板时非稳定MHD流动的Soret和Dufour效应

不可压缩粘性导电流体,流经无限垂直多孔平板,平板存在振荡吸入速度和热辐射时,研究流动参数对自由对流和传质的非稳定磁流体动力学流动的Dufour(扩散热)和Soret(热扩散)效应.应用有限单元法,数值求解该问题的速度、温度和浓度场,还得到了表面摩擦、传热传质率的表达式.数值结果以图表方式给出,对外表致冷的平板(Gr0)和外表加热的平板(Gr0),给出了该方程中所遇参数的影响.     

微极流体薄膜层通过以滑移速度移动的可渗透无限平板时流体特性变化和热辐射对流动和热传导的影响

微极流体薄膜层通过按滑移速度移动的可渗透无限竖直平板时,研究热辐射对混合对流薄膜层流动和热传导的影响.假定流体粘度和热传导率变化是温度的一个函数.对一些典型的可变参数值,应用Chebyshev谱方法,数值求解流动的控制方程.将所得结果与已发表文献的结果进行比较,结果是一致的.绘出并讨论了可变参数对速度、微旋转速度、温度分布曲线、表面摩擦因数和Nusselt数的影响.     

基于Monte-Carlo随机有限元方法的随机边界条件下自然对流换热不确定性研究

为分析边界条件不确定性对方腔内自然对流换热的影响,发展了一种求解随机边界条件下自然对流换热不确定性传播的Monte-Carlo随机有限元方法.通过对输入参数场随机边界条件进行Karhunen-Loeve展开及基于Latin(拉丁)抽样法生成边界条件随机样本,数值计算了不同边界条件随机样本下方腔内自然对流换热流场与温度场,并用采样统计方法计算了随机输出场的平均值与标准偏差.根据计算框架编写了求解随机边界条件下方腔内自然对流换热不确定性的MATLAB随机有限元程序,分析了随机边界条件相关长度与方差对自然对流不确定性的影响.结果表明:平均温度场及流场与确定性温度场及流场分布基本相同;随机边界条件下Nu数概率分布基本呈现正态分布,平均Nu数随着相关长度和方差增加而增大;方差对自然对流换热的影响强于相关长度的影响.