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孔隙尺度糊状层建模。 (英语) Zbl 07830223号

概述:描述糊状系统的方程,其中固体和液体被描述为一个单一的连续统,已被广泛研究。大多数对糊状层的研究都假设它们是“理想的”,因此液体和固体处于完美的热力学平衡。在孔隙尺度上模拟被动多孔介质的流动已经成为可能,其中液体和固体被视为单独的连续介质。在本文中,我们研究了孔隙尺度下最简单的可能糊状层,模拟了一个由代表固体基质的圆柱形环所包围的单一直圆柱形孔隙。热量和溶质可以在固液边界处交换。我们考虑了调和温度和浓度扰动,并研究了它们由于平流和扩散以及由这种传输驱动的熔化和凝固而产生的传输速率。我们将该数值模型的结果与一维理想糊状层的结果进行了比较,并将其与适用于温度变化较小的理想糊状膜的分析解进行了比较。我们证明,对于适当定义的Péclet数的较小值,孔尺度模型的结果在输运速率和熔化方面与理想糊状层理论非常吻合。随着Péclet数的增加,孔内半径的温度和浓度分布与常数显著不同,并且孔尺度模型的行为与理想糊状层的行为显著不同。在我们的孔隙尺度模型中,一些机械弥散效应自然产生,并且在高Péclet数下显示出重要作用。

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