Abstract This study numerically presents the characteristics of natural convection induced by a bank of orthogonal heated plates instilled inside porous cavity using the assumption of local thermal non-equilibrium (LTNE) and non-Darcian conditions. In-line and staggered arrangements of heated sections have been investigated for the purpose of comparison. Attention has been given on how the arrangement of heated sections affects the performance of heat transfer for various related parameters. Numerical solutions demonstrated that the average Nusselt number (Nu) is robustly depends on thermal conductivity ratio (Kr), inertia parameter (Fs/Pr*) and modified Rayleigh number (Ra*) in comparison with scaled heat transfer coefficient (H). The results show that the solid Nusselt number (Nus) is lower than fluid Nusselt number (Nuf) for same value of Fs/Pr* owing to Fs/Pr* is directly affected on the fluid phase. Although Kr has a considerable effect on all Nu in comparison with H, H has a substantial impact on the strength of LTNE zone as compared to Kr, particularly for smaller Kr and H. The medium inside the enclosure nearly reaches the equilibrium condition for larger values of H and Kr. Most importantly, the results indicated that the performance of in-line arrangement is better than that obtained with staggered ones. Therefore, in-line arrangement can be recommended to be employed in manufacturing flat heat exchangers for applications involving porous media under natural convection case.

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使用 LTNE 模型嵌入多孔介质中的一组正交加热板的自然对流热传递：直列式和交错式布置之间的比较

摘要 本研究使用局部热非平衡 (LTNE) 和非达西条件假设，以数值方式呈现由注入多孔腔内的一组正交加热板引起的自然对流特性。为了比较的目的，已经研究了加热段的串联和交错布置。已关注加热段的布置如何影响各种相关参数的传热性能。数值解表明，与缩放传热系数 (H) 相比，平均努塞尔数 (Nu) 稳健地取决于热导率 (Kr)、惯性参数 (Fs/Pr*) 和修正瑞利数 (Ra*)。结果表明，对于相同的 Fs/Pr* 值，固体 Nusselt 数 (Nus) 低于流体 Nusselt 数 (Nuf)，因为 Fs/Pr* 直接影响流体相。尽管与 H 相比，Kr 对所有 Nu 有相当大的影响，但与 Kr 相比，H 对 LTNE 区的强度有显着影响，特别是对于较小的 Kr 和 H。外壳内的介质几乎达到较大值的平衡条件H 和 Kr。最重要的是，结果表明在线排列的性能优于交错排列的性能。因此，对于涉及自然对流情况下的多孔介质的应用，可以推荐采用直列式布置来制造平板式换热器。尽管与 H 相比，Kr 对所有 Nu 有相当大的影响，但与 Kr 相比，H 对 LTNE 区的强度有重大影响，特别是对于较小的 Kr 和 H。外壳内的介质几乎达到较大值的平衡条件H 和 Kr。最重要的是，结果表明在线排列的性能优于交错排列的性能。因此，对于涉及自然对流情况下的多孔介质的应用，可以推荐采用直列式布置来制造平板式换热器。尽管与 H 相比，Kr 对所有 Nu 有相当大的影响，但与 Kr 相比，H 对 LTNE 区的强度有重大影响，特别是对于较小的 Kr 和 H。外壳内的介质几乎达到较大值的平衡条件H 和 Kr。最重要的是，结果表明在线排列的性能优于交错排列的性能。因此，对于涉及自然对流情况下的多孔介质的应用，可以推荐采用直列式布置来制造平板式换热器。结果表明，在线排列的性能优于交错排列的性能。因此，对于涉及自然对流情况下的多孔介质的应用，可以推荐采用直列式布置来制造平板式换热器。结果表明，在线排列的性能优于交错排列的性能。因此，对于涉及自然对流情况下的多孔介质的应用，可以推荐采用直列式布置来制造平板式换热器。