Couple stress fluid flow in a rotating channel with peristalsis

This article describes a new model for obtaining closed-form semi-analytical solutions of peristaltic flow induced by sinusoidal wave trains propagating with constant speed on the walls of a two-dimensional rotating infinite channel. The channel rotates with a constant angular speed about the z-axis and is filled with couple stress fluid. The governing equations of the channel deformation and the flow rate inside the channel are derived using the lubrication theory approach. The resulting equations are solved, using the homotopy perturbation method(HPM), for exact solutions to the longitudinal velocity distribution, pressure gradient, flow rate due to secondary velocity, and pressure rise per wavelength. The effect of various values of physical parameters, such as, Taylor's number and couple stress parameter, together with some interesting features of peristaltic flow are discussed through graphs. The trapping phenomenon is investigated for different values of parameters under consideration. It is shown that Taylor's number and the couple stress parameter have an increasing effect on the longitudinal velocity distribution till half of the channel, on the flow rate due to secondary velocity, and on the number of closed streamlines circulating the bolus.     

Thermodynamic analysis for a third grade fluid through a vertical channel with internal heat generation

This paper makes the thermodynamic analysis in forced convective flow of a third grade fluid through a vertical channel. Due to the reactive nature of the fluid, the effect of internal heat generation is considered and assumed to be a linear function of temperature. The coupled nonlinear dimensionless ordinary differential equations governing the fluid flow are solved by using the Adomian decomposition method(ADM). The effects of various physical parameters such as third grade material parameter, buoyancy parameter and heat generation parameter on the thermal structure of flow are presented and discussed.     

水平流作用下的混合流体行进波对流

利用高阶紧致有限差分格式,数值模拟研究了物性参数对具有Soret效应的混合流体的Poiseuille-Rayleigh-Bénard流动系统的影响。在正的小分离比下,附加一个微小的温度扰动作为扰动源,流动系统时空结构的发展在经历了初始状态、线性波指数型成长和非线性发展三个阶段之后,最终演变成为稳定的周期性行进波状态。还进一步探讨了水平流强度和Rayleigh数对流场结构的影响。     

管间距对通道内竖直排列水平双管自然对流的影响

分析了管间距对圆管自然对流的影响,为解决河道热扩散问题提供理论依据,具有实际的应用价值。抽象出通道内竖直排列水平双管的模型,采用SIMPLE算法模拟了不同管间距下的自然对流现象。结果表明:随着管间距S的增大,两管之间的流动逐渐增强,上管的换热明显增强,Ra越大,增强效果越明显。此外,研究了管间距S对烟囱效应的影响。结果表明:随着S的增大,流经通道的流体流量增加,即烟囱效应增强。     

沿垂直壁上可压缩气体层流边界层的自然对流流场及温度场

将可压缩气体边界层偏微分方程组，经特殊的相似变化，化为包含气体温度参数n的边界层温度比Tw/T∞的常微分方程组，再利用龙格－库塔法，解出了不同气体，不同边界温度比条件下层流边界层的流场和温度场的空间分布数值解，与一般的基本常物性的结果相比，本文所得结果具普遍性和实用上的针对性     

天然连续弯道中水流运动的三维数值模拟

为了研究天然河道中水流运动规律和河床演变及泥沙冲淤,建立了适体坐标下修正的紊流水流数学模 型. 采用有限体积法离散控制方程,并运用SIMPLEC 算法计算了黄河沙坡头河段连续弯道的三维水流流场,通 过实测资料对计算结果进行了对比分析. 结果表明,模型计算值与实测值吻合较好,反映了天然连续弯道水流 的基本特性,即水面的水质点向凹岸运动, 而近底的水质点向凸岸运动. 说明该模型可以用于模拟天然连续弯 道的水流运动.     

两层黏性流体中直立圆柱体绕流的三维数值模拟

研究了两层流体中直立贯底圆柱体的三维黏性绕流问题.以不可压缩Navier-Stokes方程为控制方程,应用VOF方法追踪两层流体的内界面,建立了该问题的数值模拟方法.成功地数值模拟了两层流体中圆柱体黏性绕流产生的三维尾涡特征,表明了流体的密度分层效应对直立贯底圆柱体的尾涡特性和阻力系数都是有影响的.在海洋立管涡激振动的研究中,考虑流体的密度分层效应是重要的.     

浮泥沿航道流动的数值模拟

航道中浮泥的流动对于航道淤积分布具有重要影响,通过数学模型模拟浮泥运动有助于预测航道的淤积情况.以有限差分方法为基础,结合固结模型和流变方程建立了一维浮泥运动数值模型,模型得到浮泥缓坡流动试验验证,并应用于2007年韦帕台风期间连云港主航道浮泥流动模拟,模拟结果与实测数据吻合较好,所建模型可以较合理地描述浮泥的流动过程.     

多个离散热源的矩形空腔内自然对流的数值研究

本文对顶部散热的矩形空腔内某一竖侧壁上存在有5个离散热源时的自然对流换热问题求出了数值解。文中讨论了Ra及空腔高宽比对换热的影响。此类问题对电子器件的散热有较大参考价值。     

封闭腔体内大空间自然对流的数值模拟

为了研究由四棱柱和其内部多支水平圆管所构成的封闭腔体的内部自然对流热交换情况,在有限体积法的基础上采用层流模型,对4种水平圆管数量与结构不同的封闭腔体内部温度场和流场进行了数值模拟,并初步研究了封闭腔体内换热管周围温度场分布及其均匀性。     

多孔介质壁面封闭腔体自然对流传热的数值模拟

多孔介质壁面封闭腔体的自然对流在太阳能暖房、蓄热腔体等中有重要的应用。该文针对左侧部分多孔介质壁面矩形封闭腔体,基于有限元法对封闭腔体的自然对流换热进行了数值模拟,得到了在不同Ra数、宽高比A以及不同壁面工况条件下腔体内空气的速度分布,同时获得右壁面的平均Nu数。研究结果表明:随着A的增大,腔体内的流动减弱,右壁面换热减弱;而左侧部分多孔介质壁面对腔体的流动换热产生很大的影响。     

异性封闭空间的多孔介质自然对流计算

本文对填充有多孔介质的梯形空间内的自然对流的流场和温度场作了数值计算。所用的方法是Galerkin有限元方法。给出了Nu数与Ra数之间的关系。讨论了梯形倾角不同的影响，也讨论了单元数划分和松弛因子对计算的影响。     

基于涡黏度模型的冰封河道纵向时均流速垂向分布解析解

冰盖的存在显著改变了河道水流结构,使流速垂向分布关于零切应力平抛物线面呈型。考虑到准确预测冰盖下水流流速分布是计算冰封河道流量、泥沙输移率和河床演变预估的基础,本文应用双层假定和冰盖流涡黏度模型,推导出一个物理意义明确且速度梯度连续的冰封河道纵向时均流速垂向分布解析解,并明确常见的冰盖流对数流速公式和双幂律流速公式的应用条件。采用水槽实测数据和原型实验数据,对比分析所提出的解析解与现有对数公式和双幂律公式的有效性和精确性,并基于本文解析解探究了纵向时均流速垂向分布对各物理特征参数的敏感性。结果表明,该解析解的流速计算值与实测值吻合较好且较现有对数公式和双幂律公式具有较高精度;雷诺数的较小变化并不会引起纵向时均流速垂向分布的较大改变,但流速分布对冰盖糙率与河床糙率的相对值比较敏感,且纵向时均流速的最大值偏向于较光滑边界一侧,该结论与以往基于k-ε湍流模型所得到的数值结果是一致的,再次证实了本文解析解的有效性。     

分形油藏非牛顿幂律流的精确解及动态特征

本文研究了分形油藏无限大地层和有界地层非牛顿幂律流渗流模型 ,利用拉氏变换和分解的方法求得了井底定流量生产无限大地层及有界地层 (包括封闭和定压地层 )五种情况非牛顿幂律流的实空间解析解 ,通过数值积分法和拉氏数值反演分析了分形油藏非牛顿幂律流的压力动态特征以及分形参数和边界对压力动态的影响。     

大长高比腔体内的混合流体行进波对流

该文报告大长高比腔体（Г=46）中强非线性状态（ψ=-0．47）混合流体行进波对流图案的数值模拟结果。利用MAC法通过二维流体力学扰动方程组进行了数值模拟。获得了发生在对流发生点附近的线性Counter propagatingwave,出现在分叉图非线性分支上的均匀行进波和发生在分叉图saddle-node附近的局部行进波状态等三种行进波对流图案,并探讨了它们的稳定性。最后将数值模拟结果与实验结果进行了比较。     

Numerical analysis of a magnetohydrodynamic duct flow with flow channel insert under a non-uniform magnetic field

This study performs a numerical analysis of three-dimensional liquid metal(LM) magnetohydrodynamic(MHD) flows in a square duct with an FCI in a non-uniform magnetic field. The current study predicts detailed information on flow velocity, Lorentz force, pressure, current and electric potential of MHD duct flows for different Hartmann numbers. Also, the effect of the electric conductivity of FCI on the pressure drop along the main flow direction in a non-uniform magnetic field is examined. The present study investigates the features of LM MHD flows in consideration of the interdependency among the flow variables.