田兴旺，王平，徐士鸣

(1.大连理工大学能源与动力学院，辽宁 大连116024;2.大连海洋大学海洋与土木工程学院，辽宁大连116023)

幂律型非牛顿流体在多孔介质中的流动有着广泛而重要的工程应用背景［1-4］，如化工工程中填充塔的性能优化、资源工程中的石油热采等。由于幂律流体在多孔介质中的非达西流流动方程存在着很强的非线性效应，很难得到精确解，除了采用数值模拟方法［5-8］外，有学者借助积分的近似方法来求解［9-12］。如Nakayama等［9］对幂律流体饱和多孔介质的强迫对流问题进行了研究，运用边界层动量积分方法求解了Darcy-Brinkman-Forchheimer流动模型的动量主控方程，但积分采用了简单的线性速度分布模型。在文献［9］基础上，Nield等［10］采用同样积分方法进一步研究了常壁温条件下两平板构成的幂律流体饱和多孔介质通道内强迫对流的热发展情况。Chen等［11］通过边界层动量积分方法研究了幂律流体在多孔介质通道中的强迫对流换热过程，与文献［9］不同的是积分采用抛物线速度分布模型，得到了含有无限级数的边界层厚度的隐式表达式，但求解过程较复杂。而Thayalan等［12］也采用边界层抛物线速度分布模型，运用边界层动量积分方法，对流动充分发展的幂律流体动量主控方程进行求解，得到了边界层厚度的显式表达式及压力梯度的表达式，但没有考虑非达西流区的惯性效应。

综上，本文在前人研究的基础上，采用应用更广泛的Darcy-Brinkman-Forchheimer流动模型，通过比较边界层内线性和抛物线2种速度分布经验关系式，运用边界层动量积分方法更全面的分析了幂律流体饱和多孔介质通道的流动特性问题。……