热交换多孔圆盘间三阶流体的MHD轴对称流动

在两个具有热交换可渗透的多孔圆盘之间,研究三阶流体的磁流体动力学(MHD)流动.通过适当变换,将偏微分的控制方程转换为常微分方程.采用同伦分析法(HAM)求解转换后的方程.定义了均方残余误差的表达式,并选择了最佳的、收敛的控制参数值.检测了无量纲参数变化时的无量纲速度和温度场.列表显示表面摩擦因数和Nusselt数,并分析了无量纲参数的影响.     

四阶流体在一个倾斜有局部滑移的非对称通道中作有热交换的蠕动流

分析研究滑移和热交换对四阶流体作磁流体动力学蠕动流的影响.首先建立模型的控制方程,然后在长波长的假设下,采用标准的摄动法近似值求解;给出的解包括:流函数、速度、压力梯度、温度和热交换系数的显式表达式;分析了滑移参数增大时泵输送性质的变化,及其潴留现象.进而对所出现的变化参数,得到了温度分布曲线和热交换系数;讨论了这些参数对所考虑流动特性的影响;并与以往发表的无滑移情况相比较,结果基本一致.     

化学反应对高对流Maxwell流体在多孔面上作MHD流动和传质的影响

研究导电的高对流Maxwell流体在多孔表面上,作计及物质化学反应时的MHD流动及其传质.将非线性的偏微分控制方程及其相应的边界条件,变换为非线性的常微分方程,并利用Kel-ler-Box法进行数值求解.用图形给出了各种物理参数对流动和传质特性的影响,并对结果进行了讨论.可以看到,化学反应阶次提高了扩散边界层的厚度;还可以看到,传质率强烈地依赖于Schmidt数和反应率参数.此外,在特例情况下得到了以往文献中可供利用的结果.     

在柱坐标系下研究由拉伸缸引起的Casson纳米流体流动与传热传质现象

首次利用柱坐标研究速度滑移和对流表面边界条件下,由拉伸缸引起的稳态层流Casson纳米流体流动、传热及传质现象.采用恰当的相似变换将偏微分控制方程转化为高阶非线性耦合常微分方程,并通过打靶法进行数值求解,图示并详细分析了不同物理参数对速度、温度及浓度分布的影响.结果显示,速度受滑移参数的影响较大,温度和浓度分别受Biot数和Lewis数的影响较大;随着Casson参数的增大,速度下降而温度和浓度都增加;温度随着Brown(布朗)运动参数或热泳参数的增加而上升;浓度随着Brown运动参数的增大而减小,随着热泳参数的增大而增大,当热泳参数较大时,浓度出现了"回流"现象.     

粘性耗散和热源对含尘流体在不稳定伸展面上流动及其传热的影响

研究含尘流体在不稳定伸展面上,作水动力学边界层流动及其热交换问题.研究中计及摩擦生热(粘性耗散)和内部发热或吸热的影响.应用适当的相似变换,将控制流动和热交换的基本方程组,变成一组非线性的常微分方程.利用Runge-Kutta-Fehlberg-45格式对变换后的方程进行数值求解.按发热进程分两种不同情况分析:VWT(变壁面温度)和VHF(变热通量).物理参数,如像磁场参数、流(体)-固(体微粒)的相互作用参数、不稳定参数、Prandtl数、Eckert数、含尘微粒的数量密度以及热源/汇参数,分别绘出这些物理参数变化时的速度和温度分布曲线;同时,列表和讨论了对壁面温度梯度函数和壁面温度函数的影响.     

金属泡沫微流道热沉内流体流动与传热特性的数值研究

为改善高能量密度电子设备的冷却效率,提出了在微流道热沉内填充金属泡沫的新型热沉结构,并数值研究了金属泡沫的孔隙率、孔密度、材质(铜、镍及铝)、流体工质(水、乙二醇及纳米流体)等相关参数对微流道流动与换热特性的影响.研究结果表明:金属泡沫可以显著地强化微流道热沉的换热特性;添加金属泡沫后微流道热沉的换热性能可提高2倍以上;采用纳米流体与金属泡沫相结合的双重强化换热手段可以进一步地增强微流道热沉的冷却能力;在层流流动状态下金属泡沫微流道热沉可以对发热量为200 W/cm2的电子设备进行有效地冷却,表明其在高功率密度电子设备热管理领域具有广阔的应用前景.     

多孔饱和矩形管中粘性随温度变化对熵产、热和流体流动的影响

研究了充填流体-饱和多孔介质的矩形管中,随温度变化的粘性对充分发展强迫对流的影响.采用Darcy流动模型并假设粘性-温度为倒线性关系.管壁视为均匀热通量,即Kays和Craw-ford称为的H边界条件.当流体粘性随温度升高而降低时,管壁的Nusselt数增大.求解速度和温度分布时,利用热力学第二定律求解了局部平均熵产率.根据Brinkman数、Péclet数、粘性变化数、无量纲管壁热通量和管道截面宽高比,给出了熵产率、Bejan数、传热不可逆性和流体流动不可逆性的表达式.这些表达式是该类问题参数研究的基础.可以看出,当管道截面宽高比的增大使熵产率减小时,方形管中流动产生的熵大于矩形管,这类似于Ratts和Raut研究的明流(clear flow)情况.     

周围应力与孔隙流体对突出煤力学性质的影响

本文在系统的实验与理论研究基础上,考查了周围应力与孔隙流体对突出煤变形与破坏的影响.提出了一个描述破坏后现象的模型,其判据是一个联系着有效围压与材料强度的无量纲参数.实验表明,吸附瓦斯对应力-应变曲线没有明显影响;有效应力中的孔隙压力项就是游离瓦斯的压力;含气体与液体的多孔介质会有不同有效应力关系.     

计及Hall和离子滑移电流的旋转流体在与时间相关初值条件下的MHDCouette流动

考虑Hall和离子滑移电流的影响,在旋转系统中研究导电流体非稳定的MHD Couette流动．在小数值磁场Reynolds数假定下,推导出基本的控制方程,使用著名的Laplace变换技术,数值地求解该基本方程．分两种情况:磁场相对于流体或者移动平板固定时,得到速度和表面摩擦力统一的闭式表达式．用图形讨论了问题的不同参数,对速度和表面摩擦力的影响．所得结果显示,主流速度u和次生速度v随着Hall电流而增大．离子滑移电流的增大,也会导致主流速度u的增大,但会使次生速度v减小．还给出了旋转、Hall和离子滑移参数的综合影响,确定了次生运动对流体流动的贡献．     

Identification of Temperature Dependent Parameters in Radiative Heat Transfer

Laser-induced thermotherapy (LITT) is an established minimally invasive percutaneous technique of tumor ablation. Nevertheless, there is a need to predict the effect of laser applications and optimizing irradiation planning in LITT. Optical attributes (absorption, scattering) change due to thermal denaturation. The work presents the possibility to identify these temperature dependent parameters from given temperature measurements via an optimal control problem. The solvability of the optimal control problem is analyzed and results of successful implementations are shown. (© 2010 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

对流热交换的一维非等温流动

文献[1]研究了在有稳定换热过程的管道流动中.当粘性系数μ是温度的指数函数时,在甚么条件下发生一维非等温流动.对于平面渠道及圆管的流动,还研究了速度及温度场.本文对同样问题补充提出了二种新的解法.文献[1]的方法可看成是本文方法的一个自然的分支.两个新解法中的一个只能求解文献[1]的同样问题,其计算过程的复杂程度也和文献[1]不相上下;但是另一个却能超出文献[1]的研究范围,即对管道的横截面的周界不是等曲率曲线的情形亦可求解.     

Mesoscopic Numerical Study on Flow Boiling Heat Transfer Performance in Channels With Multiple Rectangular Heaters北大核心CSCD

The flow boiling phenomenon in a channel with multiple rectangular heaters under a constant wall temperature was numerically studied with the lattice Boltzmann method. The effects of spacings between heaters, heater lengths and heater surface wettabilities on the bubble morphology, the bubble area and the heat flux on the heater surface, were studied. The results show that, the bubble growth rate increases with the spacing between heaters. The larger the bubble area is, the earlier the nucleated bubbles will leave the heater surface. The corresponding boiling heat transfer performance increases by 12% with the spacing between heaters growing from 250 lattices to 1 000 lattices. On the other hand, the longer the heater length is, the earlier the bubble will nucleate and leave the heater surface, and the better the boiling heat transfer performance will be. The boiling heat transfer performance increases by 13% with the heater length rising from 16 lattices to 22 lattices. In addition, the bubble nucleates later on the hydrophilic surface than on the hydrophobic surface. Compared with the hydrophilic surface, the hydrophobic surface retains residual bubbles after the leaving of bubbles from the heater. The average heat flux and the bubble area of the hydrophilic surface are less than those of the hydrophobic surface. With the contact angle changing from 77° to 120°, the heat transfer performance increases by 26%. Finally, the orthogonal test results indicate that, the wettability of the heat exchanger surface has the greatest influence on the flow boiling heat transfer performance, while the heater length has the least influence. © 2022 Editorial Office of Applied Mathematics and Mechanics. All rights reserved.     

带有球凹/球凸的旋转通道内流动结构和强化换热的数值研究

对带有凹坑和凸包的内流通道在不同旋转数下的对流换热特性进行了数值分析,探讨了Coriolis力对通道中流场和换热特征的影响．研究发现,随着旋转数增加,通道前缘呈现出较弱的流动冲击,但存在较大的尾迹和延迟的流动再附着,后缘凹坑内部有一较小旋涡和较强射流使得后缘传热得到强化,最高可达60%．总体Nusselt数随着旋转数的增加先减小而后增大.     

考虑感应磁场影响时,伸展表面上的MHD驻点流动及其热传递

考虑感应磁场的影响,研究不可压缩粘性流体在伸展表面上,作稳定磁流体动力学(MHD)的驻点流动.通过相似变换,将非线性的偏微分方程,变换成为常微分方程.用打靶法数值地求解变换后的边界层方程,得到不同的磁场参数和Prandtl数Pr时的数值解.对a/c>1和a/c<1两种情况(其中a和c均为正值),讨论感应磁场参数对表面摩擦因数、局部Nusselt数、速度和温度的影响,绘出变化曲线并给予讨论.     

热幅射对抽吸或喷射三维Couette流温度分布的影响

在固定的底板上有横向正弦射流,而匀速运动的多孔介质顶板以常速率完全抽出的情况下,理论分析了热幅射对三维Couette流动温度分布的影响.在这种射流速度下,流动呈现三维流动.利用图形分析了Prandtl数、幅射参数和射流参数对传热速率的影响.Prandtl数对温度分布的影响比射流参数或幅射参数大得多.     

基于嵌入式多项式混沌展开法的随机边界下流动与传热问题不确定性量化

提出了一种嵌入式多项式混沌展开(polynomial chaos expansion, PCE)的随机边界条件下流动与传热问题不确定性量化方法及有限元程序框架.该方法利用Karhunen-Loeve展开表达随机输入边界条件,以及嵌入式多项式混沌展开法表达输出随机场;同时利用谱分解技术将控制方程转化为一组确定性控制方程,并对每个多项式混沌进行求解得到其统计特征.与Monte-Carlo法相比,该方法能够准确高效地预测随机边界条件下流动与传热问题的不确定性特征,同时可以节省大量计算资源.     

流经有热源多孔平板并伴有化学反应的传热传质混合对流MHD流动

对流经无限竖直多孔平板的不可压缩粘性导电流体,稳定的传热传质混合对流MHD流动问题,给出了精确解和数值解.假定均匀磁场横向作用于流动方向,考虑了感应磁场及其能量的粘性和磁性损耗.多孔平板有恒定的吸入速度并均匀地混入流动速度.用摄动技术和数值方法求解控制方程.得到了平板上速度场、温度场、感应磁场、表面摩擦力和传热率的分析表达式.相关参数取不同数值时,用图形表示出问题的数值结果.讨论了从平板到流体的Hartmann数、化学反应参数、磁场的Prandtl数,以及包括速度场、温度场、浓度场和感应磁场等其它参数的影响.可以发现,热源/汇或Eckert数的增大,极大地提高了流体的速度值.x-方向的感应磁场随着Hartmann数、磁场的Prandtl数、热源/汇和粘性耗散的增大而增大.但是,研究表明,随着破坏性化学反应(K0)的增大,流动速度、流体温度和感应磁场将减小.对色谱分析系统和材料加工的磁场控制,该研究在热离子反应堆模型、电磁感应、磁流体动力学传输现象中得到了应用.