МОДЕЛИРОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ КОНВЕКЦИИ В ЧАСТИЧНО ПОРИСТОЙ ПОЛОСТИ В ЛОКАЛЬНО-НЕРАВНОВЕСНЫХ УСЛОВИЯХ

Автор: Марина Сергеевна Астанина

Соавторы: Шеремет Михаил Александрович

Организация: Национальный исследовательский Томский государственный университет

В работе проведено численное моделирование естественной конвекции в частично пористой полости с использованием неравновесной тепловой модели. Рассматривается замкнутая квадратная полость, содержащая пористую вставку высоты h и теплогенерирующий теплопроводный источник энергии на нижней стенке. Горизонтальные стенки области теплоизолированы, боковые поддерживаются при постоянной температуре охлаждения. Область заполнена ньютоновской теплопроводной жидкостью, удовлетворяющей приближению Буссинеска. Вязкость рабочей среды зависит от температуры по экспоненциальному закону [1]. Считается, что температура пористой вставки отлична от температуры жидкости, и моделирование ведется в рамках тепловой локально-неравновесной модели. Для описания пористого изотропного слоя используется модель Дарси-Бринкмана.

Уравнения, описывающие теплоперенос в рассматриваемой области, решались в безразмерных преобразованных переменных «функция тока – завихренность – температура». На границах раздела сред (чистая среда/пористая среда, пористая среда/источник энергии) реализованы граничные условия четвертого рода.

Полученные результаты позволяют прогнозировать поведение пассивных охлаждающих систем для электронных устройств различного типа в первом приближении. Благодаря фундаментальному характеру исследования и широкому диапазону определяющих параметров рассмотрены различные варианты взаимодействия жидкой и пористой среды, рабочих сред, а также мощностей тепловыделителя. Установлены основные зависимости между выбранными параметрами и эффективностью теплоотвода от источника.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 17-79-20141).

1.       Astanina M. S., Sheremet M. A., Umavathi J. C. Unsteady natural convection with temperature-dependent viscosity in a square cavity filled with a porous medium // Transport in Porous Media. – 2015. – Vol.110 – No. 1. – P. 113–126