Analysis of moisture migration in two-dimensional unsaturated porous media with impermeable boundaries

The problem of the simultaneous heat and mass transfer in a two-dimensional unsaturated medium is studied using analytical and numerical methods. The porous medium has impermeable boundaries and is subjected to two commonly encountered thermal boundary conditions. The conservation equation for the temperature field is solved using the Laplace transform technique to obtain a series solution. The steady-state moisture solution is obtained from the steady-state temperature field using a mathematical theorem derived earlier by the authors ( Int. J. Heat Mass Transfer 31, 2587–2589 (1988)). In order to obtain the moisture field at intermediate times, a numerical solution is obtained of both the temperature and the moisture fields. The results for the case of the application of a constant heat flux at the left wall show a more rapid migration of the moisture compared to the results of a step change in temperature at the left wall. An increase in the Luikov number causes a more rapid migration of the moisture in the porous medium, whereas, an increase in the aspect ratio reduces the moisture migration activity. Finally, the development of a dryout region within the porous medium is observed. Le problème des transferts simultanés de chaleur et de masse dans un milieu bidimensionnel et non saturé est étudié en utilisant des méthodes analytique et numérique. Le milieu poreux a des frontières imperméables et il est soumis aux deux conditions aux limites thermiques usuelles. L'équation de bilan pour le champ de température est résolu, par la transformation de Laplace, en une solution en série. La solution stationnaire d'humidité est obtenue à partir du champ de température stationnaire en exploitant n théorème mathématique établi ultérieurement par les auteurs ( Int. J. Heat Mass Transfer 31, 2587–2589 (1988)). De façon à atteindre le champ d'humidité à différents instants, une solution numérique est obtenue à la fois pour les champs de température et d'humidité. Les résultats, dans le cas d'un flux thermique constant appliqué sur la paroi à gauche, montrent une migration plus rapide de l'humidité par comparaison aux résultats d'un changement de température en échelon sur cette paroi. Un accroissement du nombre de Luikov provoque une migration plus rapide de l'humidité dans le milieu poreux, tandis qu'une augmentation du rapport de forme réduit la migration. Finalement est observé le développement de la région séche dans le milieu poreux. Das Problem des gleichzeitige