Repositorio UFRO · Omeka S

Nonlinear steady Darcy-Bénard convection problem: Revisit using the heatlines approach

Primer Autor	Siddheshwar, P. G.
Título	Nonlinear steady Darcy-Bénard convection problem: Revisit using the heatlines approach
Editorial	ELSEVIER
Revista	CHINESE JOURNAL OF PHYSICS
Lenguaje	en
Resumen	The classical problem of Darcy-B & eacute nard convection(DBC) in enclosures is revisited using the method of heatlines to have a better perspective of the problem. General aspect ratio is chosen in the analysis which helps in obtaining the results of four different types of enclosures, viz., tall, square, shallow and very shallow. Three different water saturated porous media(WSPM) and their actual thermophysical properties are used in the computation of the results. The method of heatlines facilitates the observation of fluid and heat flow lines in order to have a good understanding of the dynamics. The neo-classical approach not only accurately predicts the critical Darcy-Rayleigh and wave numbers but also picturizes the heat flow of the problem in the most natural way. The Galerkin method is used in the paper for the normal and convective modes of convection yields accurate analytical results in the heatlines formulation. Theoretical expression to calculate the number of B & eacute nard cells that form in the system at onset is obtained by linear theory, and ranges of aspect ratio at which unicellular, two-cellular and multicellular convection are possible are determined and documented. The weakly nonlinear stability analysis is performed to determine the heat transport. Among four considered enclosures, maximum heat transport is achieved in the case of a square enclosure. Out of three chosen WSPM, the water-saturated glass balls porous medium and the water-saturated aluminium-foam porous medium show most stable and least stable behaviours. Results obtained from the heatlines approach are validated by comparing with the results of the classical DBC problem in the case of a very shallow enclosure. From the study, we conclude that the square enclosure with water-saturated aluminium-foam porous medium has possible application in heat removal systems.El problema clásico de la convección de Darcy-Bernard (DBC) en recintos se revisa utilizando el método de líneas de calor para obtener una mejor perspectiva del problema. Se elige una relación de aspecto general en el análisis, lo que ayuda a obtener los resultados de cuatro tipos diferentes de recintos: altos, cuadrados, poco profundos y muy poco profundos. Se utilizan tres medios porosos saturados de agua (WSPM) diferentes y sus propiedades termofísicas reales en el cálculo de los resultados. El método de líneas de calor facilita la observación de las líneas de flujo de fluido y calor para comprender bien la dinámica. El enfoque neoclásico no solo predice con precisión los números críticos de Darcy-Rayleigh y de onda, sino que también representa el flujo de calor del problema de la manera más natural. El método de Galerkin se utiliza en este trabajo para los modos de convección normal y convectivo, lo que proporciona resultados analíticos precisos en la formulación de líneas de calor. La expresión teórica para calcular el número de celdas B&E que se forman en el sistema al inicio se obtiene mediante la teoría lineal, y se determinan y documentan los rangos de relación de aspecto en los que es posible la convección unicelular, bicelular y multicelular. Se realiza un análisis de estabilidad débilmente no lineal para determinar el transporte de calor. Entre los cuatro recintos considerados, el transporte máximo de calor se logra en el caso de un recinto cuadrado. De los tres WSPM elegidos, el medio poroso de bolas de vidrio saturadas con agua y el medio poroso de espuma de aluminio saturada con agua muestran los comportamientos más y menos estables. Los resultados obtenidos del enfoque de líneas de calor se validan comparándolos con los resultados del problema DBC clásico en el caso de un recinto muy poco profundo. Del estudio, concluimos que el recinto cuadrado con medio poroso de espuma de aluminio saturada con agua tiene una posible aplicación en sistemas de eliminación de calor.
Tipo de Recurso	artículo original
Description	Darcy-B & eacute nard convection Rectangular enclosure Onset of convection Number of B & eacute nard cells Heat transport Heatlines or heat function
doi	10.1016/j.cjph.2025.01.032
Formato Recurso	pdf
Palabras Claves	HEAT-FLOW VISUALIZATION NATURAL-CONVECTION THERMAL-CONVECTION BEJANS HEATLINES ENCLOSURES CAVITIES MASSLINE
Ubicación del archivo	http://dx.doi.org/10.1016/j.cjph.2025.01.032
Materias	HEAT-FLOW VISUALIZATION NATURAL-CONVECTION THERMAL-CONVECTION BEJANS HEATLINES ENCLOSURES CAVITIES MASSLINE
Disciplinas de la OCDE	Termodinámica Física de Plasmas y Fluidos Ingeniería Mecánica
Versión del recurso (Recomendado-único)	versión publicada
Tipo de ruta	hibrida verde
Access Rights	embargo 24
Derechos de acceso	embargo 24
Id de Web of Science	WOS:001426712200001
Título de la cita (Recomendado-único)	Nonlinear steady Darcy-Bénard convection problem: Revisit using the heatlines approach
Identificador del recurso (Mandatado-único)	artículo original
Editorial	ELSEVIER
Revista/Libro	CHINESE JOURNAL OF PHYSICS
Categoría WOS	Physics, Multidisciplinary
Idioma	en
ISSN	0577-9073
Formato	pdf