关键词:
幂律流体
正弦波面
变热导率
泰勒展式
边界层理论
摘要:
根据泰勒展开式和边界层理论,推导了变热导率的Oswad-de Waele幂律流体沿水平波面上的边界层方程.假设热传导系数是依赖于温度梯度的幂律函数,构建了变热导率的能量方程模型.引入一系列变换,把变量量纲为一化和坐标变换,将原始问题转换为偏微分方程组,并用Keller-box方法进行数值求解.讨论了某些参数如波幅与波长的比值、幂律指数以及广义普朗特数对壁面摩擦和流体传热的影响.计算结果显示:表面速度和压力梯度沿波面呈周期性变化,而且它们的变化周期与波面的变化周期完全一致.而对于壁面的摩擦系数和局部Nusselt数,在靠近零点的地方会有剧烈震荡,沿轴向会呈现波形分布状态,随着波长比率的增大而减小,且会随着振幅的增大,壁面摩擦系数也会震荡加剧.随着幂律指数的增加,局部Nusselt数呈现递减的分布状态.对于问题的特殊情况,当壁面是光滑平板时,尽管壁面的摩擦系数和局部Nusselt数沿轴向在初始位置会有波动,但会在很短的距离达到稳定的状态.从不同参数对周期的影响来看,周期性波动的壁面摩擦系数和局部Nusselt数与波面曲线的峰顶和波谷并不保持一致.