磁场作用下纳米流体方腔内的自然对流
Natural Convection in a Square Cavity of a Nanofluid under the Action of a Magnetic Field
投稿时间:2025-03-20  修订日期:2025-04-30
DOI:
中文关键词:  纳米流体  方腔  自然对流  磁场
英文关键词:SNanofluids  Square cavity  Natural convection  Magnetic field
基金项目:国家自然科学基金(11902142)、湖南省自然科学基金(2019JJ50514)、湖南省教育厅科学研究项目(22B0461)
作者单位邮编
肖福建 南华大学建筑环境控制技术湖南省工程实验室 421000
尹林茂* 南华大学建筑环境控制技术湖南省工程实验室 421000
张玉龙 南华大学建筑环境控制技术湖南省工程实验室 
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中文摘要:
      自然对流换热作为由温度梯度驱动的重要传热机制,在能源系统、电子散热及环境工程等领域具有广泛应用。本文通过数值模拟揭示了磁场作用下纳米流体自然对流的传热调控机制,在磁场作用下,哈特曼数越大,洛伦兹力对流动的抑制作用越明显,导致流动结构由对流主导逐渐转变为以导热为主的状态。磁场不仅改变了流场结构,而且对温度分布及努塞尔数的分布产生了直接影响;磁场方向的变化也显示出对传热效率的显著调控效果,其中水平磁场(γ=0°与180°)对换热的抑制最强,垂直磁场(γ=90°)影响最弱。
英文摘要:
      Natural convective heat transfer, as a critical heat transfer mechanism driven by temperature gradients, finds extensive applications in energy systems, electronic cooling, and environmental engineering. This study investigates the heat transfer regulation mechanisms of nanofluid natural convection under magnetic fields through numerical simulations. Results demonstrate that higher Hartmann numbers (Ha) intensify the Lorentz force"s suppression of fluid motion, leading to a transition from convection-dominated to conduction-dominated heat transfer modes. The magnetic field not only modifies flow structures but also directly influences temperature distributions and Nusselt number profiles. Furthermore, variations in magnetic field orientation significantly regulate heat transfer efficiency: horizontal fields (γ = 0° and 180°) exhibit the strongest suppression effect, while vertical fields (γ = 90°) show minimal impact.
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