Двумерные течения в каналах ограниченной ширины, частично заполненных пористой средой
Автор: Циберкин Кирилл Борисович
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 4 т.11, 2018 года.
Бесплатный доступ
Описана математическая модель и на её основе проведён анализ стационарных неплоскопараллельных течений в канале, частично заполненном однородной недеформируемой пористой средой. Рассмотрены два варианта условий на верхней границе однородной жидкости: она или твёрдая, или свободная недеформируемая. Модель основывается на преобразовании Бермана для задачи течения в канале с пористой границей. Из уравнений Навье-Стокса для свободной жидкости и уравнений Дарси-Бринкмана для фильтрационного течения получены безразмерные уравнения для компонент скорости и давления. На границе раздела жидкости и пористо й среды поставлены условия непрерывности компонент скорости и баланса нормальных и касательных компонент тензора вязких напряжений. Численное решение задачи находится конечно-разностным методом установления. Продемонстрировано, что в широком диапазоне параметров реализуется переток жидкости внутрь пористой среды, однако поперечная скорость в большинстве случаев составляет 10-7 часть от максимальной скорости продольного течения...
Взаимодействующие течения, пористая среда, двумерное течение
Короткий адрес: https://sciup.org/143166071
IDR: 143166071 | DOI: 10.7242/1999-6691/2018.11.4.34
Список литературы Двумерные течения в каналах ограниченной ширины, частично заполненных пористой средой
- Nield D.A., Bejan A. Convection in porous media. Springer, 2017. 988 p.
- Hill A. A., Straughan B. Poiseuille flow in a fluid overlying a porous medium//J. Fluid Mech. 2008. Vol. 603. P. 137-149.
- Li Q., Hu P. Analytical solutions of fluid flow and heat transfer in a partial porous channel with stress jump and continuity interface conditions using LTNE model//Int. J. Heat Mass Tran. 2019. Vol. 128. P. 1280-1295.
- Bhargavi D., Sharath Kumar Reddy J. Effect of heat transfer in the thermally developing region of the channel partially filled with a porous medium: constant wall heat flux // Int. J. Therm. Sci. 2018. Vol. 130. P. 484-495.
- Beavers G.S., Joseph D.D. Boundary conditions at a naturally permeable wall//J. Fluid Mech. 1967. Vol. 30(1). P. 197-207.
- Ochoa-Tapia J.A., Whitaker S. Momentum transfer at the boundary between a porous medium and a homogeneous fluid. I. Theoretical development // Int. J. Heat Mass Tran. 1995. Vol. 38. P. 2635-2646.
- Lyubimova T.P., Baydina D.T., Lyubimov D.V. Stability and nonlinear regimes of flow over a saturated porous medium//Nonlin. Processes Geophys. 2013. Vol. 20. P. 543-547.
- Колчанова Е.А., Колчанов Н.В. Возбуждение конвекции в системе слоев бинарного раствора и неоднородной пористой среды в поле высокочастотных вибраций//Вычисл. мех. сплош. сред. 2017. Т. 10, № 1. С. 53-69.
- Kolchanova E.A., Kolchanov N.V. Vibration effect on double-diffusive instability in an inhomogeneous porous layer underlying a binary fluid layer//Int. J. Heat Mass Tran. 2018. Vol. 117. P. 627-644.
- Camporeale C., Mantelli E., Manes C. Interplay among unstable modes in films over permeable walls//J. Fluid Mech. 2013. Vol. 719. P. 527-550.
- Lyubimova T.P., Lyubimov D.V., Baydina D.T., Kolchanova E.A., Tsiberkin K.B. Instability of plane-parallel flow of incompressible liquid over a saturated porous medium//Phys. Rev. E. 2016. Vol. 94, 013104.
- Hsieh P.-Ch., Hsu P.-Ya. Hydraulic analysis of a two-dimensional water flow down a hillslope//J. Eng. Mech. 2018. Vol. 144. 04018020.
- Циберкин К.Б. О структуре поля скорости стационарного течения вблизи границы раздела однородной жидкости и пористой среды Бринкмана//ЖТФ. 2016. Т. 86. Вып. 8. С. 62-67.
- Tsiberkin K. Effect of inertial terms on fluid-porous medium flow coupling//Transport Porous Media. 2018. Vol. 121. P. 109-120.
- Berman A.S. Laminar flow in channels with porous walls//J. Appl. Phys. 1953. Vol. 24. P. 1232-1235.
- Desseaux A. Influence of a magnetic field over a laminar viscous flow in a semi-porous channel//Int. J. Eng. Sci. 1999. Vol. 37. P. 1781-1794.
- Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Вычислительная теплопередача. М.: УРСС, 2003. 784 с.
- Тарунин Е.Л. Вычислительный эксперимент в задачах свободной конвекции: учеб. пособие. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1990. 228 с.
