在含有双旋转圆柱体的盖驱动Z形腔体内，热流体行为的离散化研究：考虑了MHD共轭混合对流与焦耳加热的联合效应

《Heat Transfer》：Discretization of Thermofluidic Behavior of the Combined Effects of MHD Conjugate Mixed Convection and Joule Heating in a Lid-Driven Z-Shaped Cavity Containing Double Rotating Cylinders

磁流体混合对流与焦耳热效应在Z型腔体中的数值研究，揭示旋转方向、磁效应和热生成系数对流体流动与传热的影响规律。

　　

摘要

本数值研究重点全面探讨了在带有双旋转圆柱的盖驱动Z形腔体内，磁流体动力混合对流和焦耳热效应的影响。这一研究领域具有广泛的实际应用前景，包括核反应堆冷却、磁控太阳能集热器、冶金过程以及电子设备冷却等，因此极具研究价值。本研究考虑了一个Z形腔体：腔体下部为热壁，顶部为冷壁（即移动的盖子），其他壁面保持绝热状态。腔体内有两个可顺时针（CW）或逆时针（CCW）旋转的圆柱体。采用基于Galerkin有限元方法的计算技术，在指定边界条件下求解二维稳态的连续性方程、动量方程和能量方程。通过定量和定性分析，研究了某些关键参数对流体流动和热行为的影响，这些参数包括：哈特曼数（Ha = 20、30和40）、旋转雷诺数（Re_c = -10和10）、热生成系数（? = 0、2和5）、格拉肖夫数（103 ≤ Gr ≤ 10?）以及雷诺数（100 < Re < 700）。研究结果表明：增强磁场效应或提高热生成系数可使努塞尔数（Nusselt number）分别最大降低40%和45%；此外，圆柱体的顺时针旋转通过改善腔体内的整体流动循环，使努塞尔数提升超过38%。随着流体雷诺数的增加，湍流加剧，努塞尔数增加了150%。因此，这项细致的数值研究结果，结合创新的几何形状设计，可以用于提升其他复杂系统的热效率。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。