多孔介质中垂直圆柱内Casson流体热对流的瞬态分析:熵产和热能转移可视化

摘要

随着多孔介质在过滤系统、多孔轴承、多孔隔热层、生物力学、地质力学等方面的应用日益广泛,多孔介质中的热传输引起了工程科学领域的广泛兴趣。基于上述应用,本文就熵产对Casson黏塑性流体在多孔介质中均匀加热垂直圆柱上的分层不可压缩边界层流动中传热和动量传递的影响进行了数值研究。采用Darcy定律模拟了各向同性均质多孔介质在低Reynolds数时的体阻力效应,并进行热线可视化。利用适当的变换变量,推导了数学模型并进行归一化。利用隐式有限差分法求解了具有相关边界条件的非线性时变耦合控制方程,该方法有效且无条件稳定。结果表明,随着Darcy数、Casson流体参数、群参数和Grashof数的增大,熵产和Bejan数均增大。除了流线和等温线外,绘制热线为分析二维区域内的传热过程提供了一种很好的方法。结果表明,随着Darcy数的增加,热壁之间的传热线偏差减小。