Vortex instability of mixed convection flow over horizontal and inclined surfaces in a porous medium
1992; Elsevier BV; Volume: 35; Issue: 9 Linguagem: Inglês
10.1016/0017-9310(92)90053-u
ISSN1879-2189
Autores Tópico(s)Fluid Dynamics and Turbulent Flows
ResumoA linear stability theory is used to analyse the vortex instability of mixed convection boundary layer flow in a saturated porous medium adjacent to an inclined surface where the wall temperature is a power function of the distance from the origin and the external flow is aiding and uniform. In the main flow analysis, both the streamwise and normal components of the buoyancy force are retained in the momentum equations. The present formulation permits the angles of inclination ranging from 0 to close to 90 degrees from the horizontal. In addition, the present study provides new vortex instability results for small angles of inclination (φ ⩽ 25) and more accurate results for large angles of inclination (φ > 25°) than the previous study by Hsu and Cheng (ASME J. Heat Transfer102, 544–549 (1980)), where the normal component of the buoyancy force in the main flow was neglected. Une théorie linéaire de stabilité est utilisée pour analyser l'instabilité tourbillonnaire de l'écoulement à couche limite de la convection mixte dans un milieu poreux saturé adjacent à une surface inclinée dont la température de paroi est une fonction puissance de la distance à partir de l'origine, l'écoulement externe étant favorable et uniforme. Dans l'analyse de l'écoulement principal, on considère dans les équations d'impulsion à la fois les composantes normale et longitudinale de la force de flottement. La présente formulation concerne un angle d'inclinaison allant de zéro jusqu'à 90 degrés à partir de l'horizontale. On trouve des résultats nouveaux d'instabilité tourbillonnaire pour les petits angles d'inclinaison (φ ⩽ 25°) et des résultats pour les grands angles (φ > 25°) plus précis que dans l'étude de Hsu et Cheng (ASME J. Heat Transfer102, 5445̄49 (1980)), oú la composante normale de la force de flottement a été négligée. Mit Hilfe einer linearen Stabilitätstheorie wird die Wirbelinstabilität bei der Grenzschichtströmung unter Mischkonvektion in einem gesättigten porösen Medium analysiert. Dieses poröse Medium grenzt an eine geneigte Oberfläche, wobei die Wandtemperatur sich gemäβ einer Potenzfunktion mit dem Abstand von der Anströmkante ändert. Die äuβere Strömung ist mit der Auftriebsströmung gleichgerichtet und gleichmäβig. Die Impulsgleichungen für die Hauptströmung enthalten zwei Komponenten für die Auftriebskraft, eine in Strömungsrichtung und eine senkrecht dazu. Die vorliegende Formulierung erlaubt Neigungswinkel bezüglich der Waagerechten zwischen 0° und näherungsweise 90°. Darüberhinaus werden neue Ergebnisse für die Wirbelinstabilität bei kleinen Neigungswinkeln (φ ⩽ 25°) vorgelegt und für groβe Neigungswinkel (φ > 25°) genauere Ergebnisse, als sie in einer früheren Untersuchung von Hsu und Cheng (ASME J. Heat Transfer102, 544–549 (1980), enthalten sind, wo die Normalkomponente der Auftriebskraft vernachlässigt worden war. Линeйнaя тeopия ycтoйчиVocти иcпoльзyeтcя для aнaлизa VичpeVoй нeycтoйчиVocти пpи cмeшaннoй кoнVeкции V пoгpaничнoм cлoe V нacыщeннoй пopиcтoй cpeдe, пpилeгaющeй к нaклoннoй пoVepчнocти, пpичeм тeмпepaтypa cтeнки яVляeтcя cтeпeннoй фyнкциeй paccтoяния, a Vнeшнee тeчeниe — cпyтным и oднopoдным. Пpи aнaлизe ocнoVнoгo тeчeния V ypaVнeнии coчpaнeния кoличecтVa дVизeния yчитыVaютcя cocтaVляющиe пoдъeмнoй cилы, нaпpaVлeнныe пo пoтoкy и пo нopмaли к нeмy. V пpeдлoзeннoй фopмyлиpoVкe дoпycкaeтcя измeнeниe yглoV нaклoнa oт o дo пoчти 90° oт гopизoнтaли. ПpиVoдятcя нoVыe peзyльтaты для VичpeVoй нeycтoйчиVocти пpи мaлыч yглaч нaклoнa (ф ≤ 25°), a тaкзe бoлee тoчныe peзyльтaты для бoльшич yглoV (ф ≥ 25°), чeм пoлyчeнныe V пpeдыдyщeм иccлeдoVaнии Чcy и чeнгa (ASME J. Heat Transfer102, 544–549 (1980)), гдe нopмaльнaя cocтaVляющaя пoдъeмнoй cилы V ocнoVнoм тeчeнии нe yчитыVaлacь.
Referência(s)