多力场作用下多孔方腔中的双扩散自然对流

来源 :上海理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jian_mei
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在许多工程领域中,伴随着多种力场下多孔介质中的流动、传热和传质现象非常普遍。例如,工业废水在排放过程中可能还含有大量的余热,而废水通常带有大量的导电粒子,因而在土壤中流动时会发生热质传递,严重危害大自然的健康。土壤可看作是一种典型的多孔介质,工业废水在其中流动时,会受到重力、多孔介质的阻碍力以及磁场力的作用,考察废水在土壤中的流动和传热传质现象有利于污水净化。此外,在建筑物的保温和油气田等能源开采中也会涉及到相关的流动和传热传质问题。因此,研究在多种力场下、多孔介质中的流动和传热传质现象对污水净化、建筑物节能和能源开发具有重要的工程意义。本文采用格子Boltzmann方法,在数学模型中引入了磁场力和多孔介质的作用项,以Al2O3–H2O纳米流体为工质,模拟研究了纳米流体在多孔方腔中的双扩散自然对流,以考察其流动与传热传质规律。研究的主要参数包括影响流动的瑞利数(Ra)和达西数(Da)、控制磁场力大小的哈特曼数(Ha)。此外,还考虑了方腔倾斜角度(Ψ)和磁场角度(γ)的影响。在此基础上,分析了由热传递、流体摩擦、质量传递和磁场作用几部分引起的熵产以及不同参数及其组合对熵产的影响,并据此讨论了系统的不可逆损失。主要结论如下:(1)多孔介质的存在会削弱流动并抑制传热和传质。弱对流时,多孔介质的影响很小且热传导占主导地位。随着对流的增强,多孔介质的阻碍作用加剧。Da的影响与Ra基本一致。磁场作用会抑制了高低温壁面附近的流动,进而削弱传热传质,且在流动增强时更为显著。(2)方腔逆时针转动会使流动减弱,削弱传热传质,且Ψ在弱多孔效应时影响更明显。而以小角度的顺时针转动却能够增强对流,改善传热和传质。此外,当Da=10-3时,沿不同方向增大磁场角度均能小幅度的增强流动,对改善传热传质有一定的促进作用。(3)熵产分析时,由传热和传质引起的熵占据主导地位,且不同参数组合会产生不同的影响。仅考虑Ra时,传热传质的熵产随Ra的增加而增加。Ra和Ha组合时,磁场对熵产的影响在流动增强时更为显著,抑制了不可逆损失,但由热质传递引起的熵仍占主导地位。保持较高的对流强度并通过施加磁场来减少能值损失对系统是有利的。(4)对流强度影响达西数对熵产的影响。仅考虑Da的影响时,Da在弱对流中对熵产几乎没有影响,随着对流的增强,Da的增大使得传热和传质的不可逆损失增大。Da和Ha组合时,磁场在弱多孔效应中起主导作用,削弱传热传质的不可逆损失。(5)倾角影响对流强弱,进而影响磁场对熵产的影响。Ψ和Ra组合时,逆时针转动将减小传热的不可逆损失,且在强对流时更明显。Ψ与Ha组合时,磁场作用会减小热质传递和流动中的不可逆损失,且在Ψ=0o和30o时更明显。Ψ的增大会削弱Ha的影响。
其他文献
近年来,可穿戴设备的制备和应用成为研究热点,其中高性能柔性应变和湿度传感器是人体运动检测、电子皮肤等系统的重要组成部分,是构成人体健康监测和人工智能应用的关键技术。受到蜘蛛腿裂纹增敏机制的启发,2014年纳米裂纹金属薄膜柔性传感器实现了对微小应变的超高灵敏检测,从而导电薄膜纳米裂纹增敏的柔性应变传感器得到学界的广泛关注。从已有文献报道看,纳米裂纹导电薄膜柔性传感器多用于压力或拉伸引起的机械变形检测
学位
自人类社会诞生以来,国家形态经历了数次变迁。当前已经发展到合作国家形态。国家与私人的合作已从原来的以水电热为代表的给付行政领域扩展到了以私人行使治安权为代表的秩序行政领域。如何对这些参与行使治安权的私人进行规制,以充分保障公民基本权利却很少有人研究,值得探讨。所谓私人,是指作为自然人的公民以及传统行政主体在股权、经营等方面并不具有实际控制能力的组织。治安权是指公安机关通过其占有的社会资源,运用各种
学位
随着电动汽车、大规模电网的迅速发展,锂离子电池的能量密度已逐渐无法满足日益增长的需求,同时,锂离子电池的广泛应用亦将出现锂资源的匮乏和成本不断攀升等问题,因此,亟需研发可替代锂离子电池的高能量密度、低成本的新型储能电池体系。室温钠硫电池因其丰富的资源储备、较高的理论能量密度,成为目前主要研究的储能电池体系之一。然而,室温钠硫电池正极的硫存在导电性差、体积膨胀、动力学缓慢和“穿梭效应”等诸多挑战。为
学位
就业是民生之本,尤其在近一年来新冠疫情席卷全球的情况下,就业的竞争压力高居不下。而就业歧视广泛的存在于社会多个行业中,且形式日趋多样。不仅如此,在国家机关招录过程中,就业歧视也广泛存在。体制内的国家行政机关作为社会中具有代表性、权威性的主体,其行为具有一定的社会导向性。私人主体的用人自主权与劳动者的平等就业权之间有时难以划分“楚河汉界”,因此从体制内角度出发,研究国家招录机关中的差别待遇现状、成因
学位
2015年,为了建立具有中国特色的社会主义审判体系,提高审判能力,最高人民法院提出要建立规范法官行为,促进法官依法行使职权的法官惩戒制度。当前,各省的法官惩戒制度已经进入了实施阶段。在建立与完善法官惩戒制度的过程中,以监察全覆盖为目的的监察体制改革也拉开了帷幕。到目前为止,各级监察委员会已经全部组建完成,规范体系日臻完善,治理效能日益凸显。法官惩戒制度与监察体制中的监察法官职务违法制度具有相似的内
学位
互联网的出现和计算机的普及,使得数据的收集和传输变的简单起来,随着5g和人工智能的到来,人类社会数据呈现爆炸式的增长,人类开始进入了一个数字社会模式。网络平台作为数字社会的重要载体不仅成为人们生活不可或缺一部分。网络服务提供者作为网络平台的经营者,组织生产力的新型主体,基于对数据和算法的资源掌控和政府的赋权与用户权利的让渡拥有了权力。网络服务提供者拥有的权力成为数字社会的新的权力形态。随着公共利益
学位
密封是透平机械抑制工质泄漏、提高系统稳定性的关键部件。较之传统迷宫密封,扇贝型阻尼密封可为转子系统提供较大阻尼,抑制流体激振效果显著。开展扇贝型阻尼密封流动特性及减振机理研究对进一步提高旋转机械运行效率与稳定性具有重要的理论研究意义与工程应用价值。首先,建立扇贝型阻尼密封、袋型阻尼密封及迷宫密封三维数值模型,对比分析三种密封在预旋影响下的流动特性。结果表明:无预旋时,与袋型阻尼密封相比,扇贝型阻尼
学位
随着人们生活水平的提高及对环保的日益重视,越来越多的气体传感器进入了人们的视野。谐振微悬臂梁传感器是质量型气体传感器中较为常见的一种,具有分辨率高、灵敏度高、便捷性强、噪声低、功耗低、集成度高等优点,在气体传感领域具有广阔的应用前景。悬臂梁传感器的性能往往取决于其器件结构、工作频率及敏感材料等多方面。其中,敏感材料是获得优异气敏性能的关键。二维多孔纳米材料具有大的比表面积和高的孔隙率,有利于气体的
学位
十年树木,百年树人,儿童不仅是父母的孩子,更是民族的财富,是国家社会发展的生力军,儿童德智体美的全面发展是促进国家发展的必要条件。而出于儿童体魄和智力的不成熟,他们在迈入成年阶段之前缺乏足够的自保能力与判断能力,权利的保障需要外力帮助。因此自家庭作为私密的原生性联合体诞生起,家庭便承载着养育与教化的双重功能,由家庭成员对儿童进行抚养与教育成为延续至今的历史样态。但随着当下经济浪潮的冲击,传统家庭结
学位
跟骨作为人体内部最大的跗骨,位于足纵弓后侧起点,是人类站立行走的最重要的支撑结构之一。跟骨骨折是较为易发的骨折类型,约占所有骨折类型的1-2%和跗骨骨折的65%。75%的跟骨骨折为关节内骨折。大多数骨折机制是由于高能量损伤冲击导致的,常常发生在年轻、活跃的劳动年龄男性。解剖复位和稳定固定是这类损伤最常用的治疗要求。然而,跟骨骨折的治疗仍然是一个挑战,因为骨折类型复杂,伤口并发症发生率高。移位明显的
学位