Essentials of Heat and Fluid Flow in Porous Media by Arunn Narasimhan
Foreword I … iii
Foreword II … vii
Preface … ix
Acknowledgements … xiii
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Brief Content: (8 Chapters + Section Headings, minus the Sub-sections)
1. Basic Concepts … 1
1.1 Porous Medium Definition … … … … … 1
1.2 Porosity … … … … … … … … . 8
1.3 Percolation and Tortuosity … … … … . . 9
1.4 Volume Averaging Procedure … … … … . 12
1.5 Problems … … … … … … … … 18
2. Heat Conduction in Porous Medium … 23
2.1 Introduction … … … … … … … . . 23
2.2 First Law of Thermodynamics … … … … 23
2.3 Second Law of Thermodynamics … … … . . 31
2.4 Effective Stagnant Thermal Conductivity … … 32
2.5 Thermal Dispersion … … … … … … 42
2.6 Local Thermal Non-Equilibrium Model … … . . 44
2.7 Transient Heat Conduction in Porous Medium … 47
2.8 Problems … … … … … … … … 53
3. Fluid Flow through a Porous Medium … 57
3.1 Introduction … … … … … … … . . 57
3.2 Historical Overview … … … … … … 59
3.3 Physics of Flow through Porous Media … … . . 65
3.4 Extensions of the HDD Model … … … … . 76
3.5 Permeability and Form Coefficient … … … . 80
3.6 Flow Transition … … … … … … … 97
3.7 Miscellaneous Topics … … … … … … 103
3.8 Problems … … … … … … … … 112
4. Forced Convection through Porous Medium … 117
4.1 Energy Equation with Flow … … … … . . 117
4.2 Forced Convection in Porous Medium over a Flat
Plate … … … … … … … … … 120
4.3 Forced Convection in Porous Medium Channel … 125
4.4 Heat Transfer Enhancement Aspects … … … 134
4.5 Other Forced Convection Configurations … … . 148
4.6 Viscous Dissipation Effects … … … … . . 149
4.7 Problems … … … … … … … … 152
5. Natural Convection through Porous Medium … 157
5.1 Natural Convection Boundary Layers … … … 157
5.2 Natural Convection with Vertical Thermal Gradient 162
5.3 Natural Convection with Horizontal Thermal Gradient 167
5.4 Heatline Visualization … … … … … . . 173
5.5 Non-Darcy, LTNE and Heat Generation Effects … 176
5.6 Viscous Dissipation … … … … … … . 187
5.7 Problems … … … … … … … … 188
6. Porous Medium Aspects of Biological Systems … 189
6.1 Introduction to Biothermofluids … … … … 189
6.2 Porous Medium Modelling in Bio-heat Transport . . 191
6.3 Modelling Drug Delivery … … … … … . 196
6.4 LDL Transport across Arterial Tissues … … . . 204
6.5 Porous Medium Modelling in Bio-mass Transport . . 208
7. Radiation Heat Transfer in Porous Medium … 219
7.1 The Radiative Transfer Equation (RTE) … … . 219
7.2 The Energy Equation with Radiation … … … 220
7.3 Radiative Property Measurement … … … . . 223
7.4 Solving the RTE … … … … … … . . 224
7.5 Coupling of RTE with other Heat Transfer Modes . 225
8. Advanced Topics … 227
8.1 Phase Change in Porous Media … … … … 227
8.2 Variable Viscosity Porous Medium Flows … … 237
8.3 Flow and Convection in Bi-disperse Porous Media . 246
8.4 Two-phase Flow through Porous Media … … . 258
8.5 LBM Formulation for Porous Medium Flows … . 265
8.6 Combustion in Inert Porous Media … … … . 270
Suggested Reading … 273
Appendix I: Porosity and Permeability Values … 275
Appendix II: Convection Results and Correlations … 277
Bibliography … 289
Index … 301