عنوان انگلیسی:

External boundary effects on the velocity profile for generalized Newtonian fluid flow inside a homogeneous porous medium

عنوان فارسى:

اثرات مرز خارجی در پروفایل سرعت برای جریان سیال نیوتنیتعمیم یافته در داخل یک محیط متخلخل همگن
‎ ‎

نام ژورنال:Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics

سال انتشار:2015

تعداد صفحات مقاله انگلیسی: 13

تعداد صفحات ترجمه فارسی:33

a b s t r a c t
Analytical expressions for the velocity profiles of different types of generalized Newtonian fluids are
derived for fluids traversing a porous domain enclosed between two stationary parallel plates, as well
as for free-flow over and flow through a porous domain. In the first scenario a Brinkman-like equation
was solved where a no-slip boundary condition was enforced at the macroscopic external boundaries.
In the composite domain, analytical expressions have been derived by matching Stokes flow to the solution
of the Brinkman equation after assuming a continuity in the shear stress at the fluid-porous interface.
For shear thinning and shear thickening fluids, in both scenarios, an inverse approach had to be
considered to obtain the average velocity profile within the porous region. The permeability of a porous
structure for a specific traversing fluid subjected to a specific pressure gradient is approximated by means
of a representative unit cell that is applicable to an infinite porous region. The validity of this analytical
modeling approach is established by comparing it to numerical results obtained from an in house developed
numerical code.

چکیده

عبارات تحلیلی برای پروفایل سرعت از انواع مختلف سیالات نیوتنی تعمیم یافته برای سیالات عبورکننده از یک دامنه متخلخل محصور بین دو صفحه موازی ثابت، و همچنین برای جریان آزاد بر روی جریان از میان یک دامنه متخلخل به دست آمده اند. در سناریوی اول یک معادله شبه برینکمن حل شد که در آن یک شرط مرزی بدون لغزش در مرزهای خارجی ماکروسکوپی به اجرا گذاشته شد. در حوزه کامپوزیت، عبارات تحلیلی با تطبیق جریان استوکس به حل معادله برینکمن بعد از فرض پیوستگی در تنش برشی در سطح مشترک سیال منفذ ایجاد شده اند. برای سیالات برشی نازک شونده و برشی ضخیم شونده، در هر دو سناریو، یک روش معکوس برای به دست آوردن پروفایل سرعت متوسط در منطقه متخلخل در نظر گرفته می شود. نفوذپذیری یک ساختار متخلخل برای یک سیال عبورکننده خاص در معرض گرادیان فشار خاص با استفاده از یک سلول واحد نماینده که قابل اجرا به یک منطقه متخلخل بی نهایت است تقریب زده می شود. اعتبار این روش مدل سازی تحلیلی با مقایسه آن با نتایج عددی به دست آمده از کد عددی توسعه یافته در خانه برقرار است.