纳米流体在伸/缩楔体上的MHD流动数值研究
发布时间：2021-12-31 16:32
对纳米流体在伸/缩楔体上的磁流体（MHD）流动进行了数值研究。首先,通过相似变换将控制偏微分方程转化为非线性常微分方程组;然后,利用Matlab软件,借助打靶法,结合四阶五常龙格库塔迭代方案进行数值求解;最后,详细讨论了各控制参数对无量纲速度、温度、浓度、表面摩擦系数、局部Nusselt数和局部Sherwood数的影响。结果表明,楔体在拉伸情况下只有唯一解,理论上不会出现边界层分离;而在一定收缩强度范围内存在双解,边界层流动在壁面处可能会出现边界层分离,壁面抽吸会使边界层分离推迟;楔体在拉伸情况下,磁场参数对表面摩擦系数的影响较大,对局部Nusselt数和局部Sherwood数的影响较小。
【文章来源】：计算力学学报. 2020,37(02)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
物理模型和坐标系
图2给出流体表面摩擦系数f ″(0)、局部Nusselt数-θ′(0)和局部Sherwood数-?′(0)关于λ的函数曲线(β=0.1,M=0.2,Nt=Nb=0.5,Pr=Le=1)。结果表明,在一定收缩强度范围内存在双解,而在拉伸情况下只有唯一解,双解的存在意味着层流边界层可能会在壁面处分离,边界层分离会造成大量的能量损失[14,15]。图2中λc为临界值,当λ<λc时解不存在。可以看出,λc的绝对值随抽吸强度s 的增大而增大,表明抽吸会使边界层分离推迟,与文献[16]的照片流动图像相符。文献[17]利用数值方法证明第一个解是稳定可靠的,而第二个解是不稳定的。表1 λ取不同值时f ″(0)与文献结果的比较(β=1,s =M=0)Tab.1 Comparison of f ″(0) for various values of λ with references when β=1, s =M=0 λ Ref.[12] Ref.[13] Present results A First solution Second solution First solution Second solution First solution Second solution -0.25 1.40225 - 1.40222 - 1.40223 - -0.50 1.49566 - 1.49566 - 1.49567 - -0.75 1.48928 - 1.48929 - 1.48929 - -1.00 1.32881 0 1.32881 0 1.32881 0 -1.15 1.08223 0.11670 1.08222 0.116702 1.08223 0.11670 -1.20 0.93247 0.23363 0.932472 0.23365 0.93247 0.23364
图3描述了不同参数(λ,β和M)对速度轮廓的影响(Nt=Nb=0.5,Pr=Le=s=1),考虑了拉伸(λ>0)和收缩(λ<0)两种情况。可以看出,在拉伸情况下解是唯一的(只有第一个解),而在收缩情况下存在双解(有第一个解和第二个解),与 图2 结果相符。而且,第一个解的边界层厚度比第二个解的边界层厚度薄,即能更快进入稳定状态。所有曲线均满足无穷远处边界条件(f′(∞)=1),进一步验证了数值仿真结果的准确性。可以看出,三个参数(λ,β和M)对速度轮廓的影响类似,在第一个解中,速度随任何一个参数的增大而增大,而在第二个解中情况恰好相反,这与Awaludin等[12]给出的结果相符。三个参数对第二个解的影响明显大于对第一个解的影响;拉伸情况下β和M对速度的影响较小,如图3(b,c)所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米磁性流体的制备与应用进展[J]. 武倩,张世忠,刘慧勇,洪若瑜. 中国粉体技术. 2018(05)
[2]基于涡粘性模型的翼型湍流流场熵产率计算[J]. 王威,王军,李佳峻,梁钟. 计算力学学报. 2018(03)
[3]逆压梯度边界层未分离情况下的湍流模式适用性研究[J]. 赵勇,高云,王天霖,邹丽. 计算力学学报. 2016(03)
[4]纳米颗粒团聚的控制[J]. 冯拉俊,刘毅辉,雷阿利. 微纳电子技术. 2003(Z1)
硕士论文
[1]磁性纳米颗粒及磁性流体的制备与性能研究[D]. 陈辉军.苏州大学 2012
本文编号：3560598
【文章来源】：计算力学学报. 2020,37(02)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
物理模型和坐标系
图2给出流体表面摩擦系数f ″(0)、局部Nusselt数-θ′(0)和局部Sherwood数-?′(0)关于λ的函数曲线(β=0.1,M=0.2,Nt=Nb=0.5,Pr=Le=1)。结果表明,在一定收缩强度范围内存在双解,而在拉伸情况下只有唯一解,双解的存在意味着层流边界层可能会在壁面处分离,边界层分离会造成大量的能量损失[14,15]。图2中λc为临界值,当λ<λc时解不存在。可以看出,λc的绝对值随抽吸强度s 的增大而增大,表明抽吸会使边界层分离推迟,与文献[16]的照片流动图像相符。文献[17]利用数值方法证明第一个解是稳定可靠的,而第二个解是不稳定的。表1 λ取不同值时f ″(0)与文献结果的比较(β=1,s =M=0)Tab.1 Comparison of f ″(0) for various values of λ with references when β=1, s =M=0 λ Ref.[12] Ref.[13] Present results A First solution Second solution First solution Second solution First solution Second solution -0.25 1.40225 - 1.40222 - 1.40223 - -0.50 1.49566 - 1.49566 - 1.49567 - -0.75 1.48928 - 1.48929 - 1.48929 - -1.00 1.32881 0 1.32881 0 1.32881 0 -1.15 1.08223 0.11670 1.08222 0.116702 1.08223 0.11670 -1.20 0.93247 0.23363 0.932472 0.23365 0.93247 0.23364
图3描述了不同参数(λ,β和M)对速度轮廓的影响(Nt=Nb=0.5,Pr=Le=s=1),考虑了拉伸(λ>0)和收缩(λ<0)两种情况。可以看出,在拉伸情况下解是唯一的(只有第一个解),而在收缩情况下存在双解(有第一个解和第二个解),与 图2 结果相符。而且,第一个解的边界层厚度比第二个解的边界层厚度薄,即能更快进入稳定状态。所有曲线均满足无穷远处边界条件(f′(∞)=1),进一步验证了数值仿真结果的准确性。可以看出,三个参数(λ,β和M)对速度轮廓的影响类似,在第一个解中,速度随任何一个参数的增大而增大,而在第二个解中情况恰好相反,这与Awaludin等[12]给出的结果相符。三个参数对第二个解的影响明显大于对第一个解的影响;拉伸情况下β和M对速度的影响较小,如图3(b,c)所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米磁性流体的制备与应用进展[J]. 武倩,张世忠,刘慧勇,洪若瑜. 中国粉体技术. 2018(05)
[2]基于涡粘性模型的翼型湍流流场熵产率计算[J]. 王威,王军,李佳峻,梁钟. 计算力学学报. 2018(03)
[3]逆压梯度边界层未分离情况下的湍流模式适用性研究[J]. 赵勇,高云,王天霖,邹丽. 计算力学学报. 2016(03)
[4]纳米颗粒团聚的控制[J]. 冯拉俊,刘毅辉,雷阿利. 微纳电子技术. 2003(Z1)
硕士论文
[1]磁性纳米颗粒及磁性流体的制备与性能研究[D]. 陈辉军.苏州大学 2012
本文编号：3560598
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/3560598.html
