粘弹性流体在开口多孔介质中的热对流启动-论文.pdf

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1、油专天热气比第35卷第3期0IL＆GASGE0LOGY2014年6月文章编号：0253—9985(2014)03—0431—04粘弹性流体在开口多孑L介质中的热对流启动舒晓晖，穆朗枫，牛骏，丁健(I．中国石油化工股份有限公司，北京100083；2．密苏里科技大学，美国罗拉密苏里州65401；3．中国石油大学，北京102249；4．中国海油伊拉克有限公司，北京100010)摘要：对底部等温加热、上端开口多孔介质中粘弹性流体进行了线性稳定性分析。使用了修正后的Darcy定律用于描述粘弹性流体在多孔介质内的流动特征，并引入了等压边界条件描述开口特征。使用了特

2、征松弛时间(A)和延迟时间(s)表征粘弹性流体性质，并选择了4组不同的(A)和(s)作为算例对热对流启动时的临界瑞利数进行了数值求解。结果显示，松弛时间的增大会使得流体更易失稳，从而提前热对流的启动；而延迟时间的增大则会起到稳定流动的作用，使得热对流启动推迟。流动模式仅与延迟时间有关。扰动温度等值线图显示，其样式与边长(a)和弹性参数有关。关键词：线性稳定性；多孔介质；粘弹性流体；热对流中图分类号：TE31文献标识码：AOnsetofthermalconvectionofaviscoelasticfluidinopen·topporousmediaSh

3、uXiaohui，MuLangfeng，NiuJun，DingJian(1．ChinaPetroleum&ChemicalCorporation，Beijing100083，China；2．MissouriUniversityofScienceandTechnology，舶ffn，Missouri65401，S．A．；3．ChinaUnive~ityofPetroleum，Beng102249，China；4．ChinaNationalOffshoreOilCorporationIraqCompanyLimited，Beijing100010，Chin

4、a)Abstract：Thispaperperformedalinearstabilityanalysisforinvestigatingtheonsetofoscillatoryconvectionofaviscoe—lasticfluidiflanopen．topporousmediumheatedfrombelow．ThemodifiedDarcy’slawwasusedtodescribetheflowoftheviscoelasticfluidinporousmediaandisobaricboundaryconditionswerein~o

5、ducedtodescribetheopenfeaturesTherelaxationtimeandretardationtimewereintroducedtodescribetheviscoelasticbehaviors．FourdifferentcombinationsofandwereselectedtocalculatethecriticalRayleighnumberscorrespondingtotheonsetofthermalconvection．eresultsrevealthattheincreaseoftherelaxatio

6、ntimemaymakeiteasiertodestabilizetheflow，leadingtoanearlieronsetofther-malconvection．Incontrast，theincreaseofretardationtimetendstostabilizetheflowandpostponetheonsetofconvec-tion．Theflowmodeisonlyrelatedwithretardationtime．Thepatternoftemperaturedisturbanceisinfluencedbythegeo—

7、metricSCaleoftheporousmediaandtheviscoelasticparameters．Keywords：thermalconvection，viscoelasticfluid，porousmedia，linearstability粘性和非线性的存在使得多孔介质中流体热对流条件下的多孔介质内粘弹性流体热对流进行了线性和非研究极为复杂，但是相关研究成果在石油工程、生物工线性稳定性分析，结果热对流启动时总是振荡对流，振荡程等方面均有着广泛的应用前景¨J。因此，目前国对流存在超临界和次临界分叉现象。Jun等对封闭边内外有大量学者正在该

8、领域开展研究工作。现有成果界多孔介质内黏弹性流体在不同底部加热边界条件下的对于多孔介质内牛顿流