Forced convection of laminar gaseous slip flow near a stagnation point with viscous dissipation and pressure work

Abstract

Досліджено проблему вимушеної конвекції ламінарного квазінестисливого граничного шару для потоку зі застійним ковзанням за відносно низького числа Маха, враховуючи одночасно ефекти в’язкої дисипації та роботи тиску. Система зв’язаних диференціальних рівнянь у частинних похідних спочатку була перетворена в систему зв’язаних звичайних диференціальних рівнянь за допомогою відповідних перетворень, яка потім була розв’язана за допомогою методу Рунге–Кутта–Фельберга четвертого-п’ятого порядку. Отриманий тут розв’язок набагато краще підходить для формулювання та опису непостійних властивостей хімічно реагуючих потоків, що виникають на практиці, з урахуванням граничних умов ковзання на межі поділу “газ–стінка”. Вплив числа Екерта та параметра ковзання на характеристики теплопередачі представлені графічно та обговорені. Чисельні результати показують, що робота тиску та в’язке розсіювання відіграють значну роль у теплопередачі і за будь-яких обставин не можна ними нехтувати для потоків розрідженого газу.

Forced convection problem of laminar quasi-incompressible boundary layer for the stagnation slip flow at a relatively low Mach number, considering the simultaneous effects of viscous dissipation and pressure work, has been investigated. The system of coupled partial differential equations was first transformed into a system of coupled ordinary differential equations through suitable transformations, which was then solved using Runge–Kutta– Fehlberg fourth-fifth order method. The solution obtained here is much better suited to formulating and solving the variable-property of chemically reacting flows that occur in practice, by taking into account the slip boundary conditions at the gas–wall interface. The effects of the Eckert number and the slip parameter on the heat transfer characteristics are presented graphically and discussed. The numerical results show that the pressure work, viscous dissipation play significant role on the heat transfer and could not be neglected under any circumstance for rarefied gas flows.