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关于随机软多孔介质中升力的产生。 (英语) 兹比尔1156.76445

摘要:我们研究了随机软纤维介质层中压力和升力的产生,该层限制在两个平面之间,即无限水平下边界和水平倾斜上边界,在纤维层特征厚度(H\ll L)的润滑极限下斜面的长度。纤维层的模型是Brinkman方程,Darcy渗透率(K_p)由随机多孔介质中广泛使用的Carman-Kozeny方程描述。考虑了两种情况:(a)在固定纤维层顶部自由滑动的倾斜上边界,固定纤维层牢固地附着在下边界上;(b)带有固定纤维层的倾斜固定上边界,其中水平下边界在其下方的自身平面内自由滑动。表面上看,这些问题看起来相当于滑动轴承的经典问题,其中压力分布和升力的解与移动的边界无关。在这个问题中,存在一个最佳压缩比(k=h1/h2=2.2),其中(h1)和(h2)是最大升力的前缘和后缘高度。然而,如果干预空间被软多孔纤维材料填充,则这种对称性将丢失,因为在坐标变换下,Brinkman方程不具有不变性,在这种坐标变换中,情况(a)中的固有不稳定问题被转换为一个稳定的参考框架,其中倾斜的上边界是固定的,带有粘附纤维层的水平边界在其下方移动。尽管在稳定参考框架中,情况(a)现在看起来类似于情况(b),这些解有着显著的不同,并且严重依赖于无量纲纤维相互作用层厚度的值(alpha=H/\sqrt{Kp})。对于\(\alpha\ll 1\),这两种情况的解都接近滑动轴承的经典解。对于\(\alpha\lg 1\),我们使用渐近分析表明,解的差异很大。如果(a)压力和升力增加为(α2),并且逐渐接近大值(α)的极限行为,这是Feng和Weinbaum(《流体力学杂志》,第422卷,2000年,第288页)首次预测的,而如果(b)压力和升力衰减为(α{-2})由于倾斜的上边界被纤维层屏蔽,通过流体间隙拖曳的流体量随着(α)的增加而减少,对于(α1),流体量则消失。情况(a)的解,其中倾斜的上边界移动,特别令人感兴趣的是,它揭示了使用商用廉价软多孔材料产生巨大升力的潜力,前提是可以通过使用Wu在工作中首次提出的具有不透水侧壁的渠道来消除平面边缘的横向泄漏,Andreapolous和Weinbaum(《物理学评论稿》,第93卷,2004年,第194501页)。这种行为既适用于这种渠道中的雪橇滑动,也适用于商业运输中可能有用的更大平面。

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76S05号 多孔介质中的流动;过滤;渗流
76立方米 随机分析在流体力学问题中的应用
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