颗粒-流体相互作用使纳米悬浮液中浮力驱动热传输劣化：一种多组分格子 Boltzmann 方法
流体动力学
2015-11-17 v1
摘要
关于纳米悬浮液中自然对流传热，实验观测与计算预测之间存在严重矛盾。将纳米悬浮液在计算中视为均质流体的方法被认为是造成此类矛盾的主要原因。为填补空白，除有效热物理属性外，本公式还纳入了颗粒间及颗粒-流体相互作用（滑移机制）。通过全面的尺度分析，确定了主导滑移机制。提出了一种多组分格子 Boltzmann 模型（MCLBM）方法，其中将悬浮液视为非均质双组分混合物，并纳入了主导滑移机制。基于该数学模型的計算能准确预测和量化纳米悬浮液中的自然对流传热。阐明了布朗扩散、热泳、阻力、Saffman 升力、马格努斯效应、颗粒旋转和重力效应等滑移机制的作用。对瑞利数、颗粒尺寸和浓度影响的综合研究表明，颗粒所受阻力是自然对流传热劣化的主要原因。本质上，本研究确立了斯托克斯力学在此类热流体系统中的主导地位。正如对现有文献的全面调研所揭示的，数值公式首次解释了观察到的矛盾，纠正了方法，准确预测并揭示了纳米悬浮液中浮力驱动热传输的关键机制和物理本质。
引用
@article{arxiv.1511.04552,
title = {Particle fluid interactivity deteriorates buoyancy driven thermal transport in nanosuspensions : A multi component lattice Boltzmann approach},
author = {Savithiri S and Purbarun Dhar and Arvind Pattamatta and Sarit K. Das},
journal= {arXiv preprint arXiv:1511.04552},
year = {2015}
}
备注
Manuscript under advanced stage of peer review in Numerical Heat Transfer A. 37 pages, 12 figures