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独特的科研领域:来自流体力学的高被引论文

已有 1569 次阅读 2021-8-10 09:42 |系统分类:科研笔记

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第一作者介绍


纳米流体在磁环境下水平通道中的蠕动流和导热的熵产分析(Entropy Generation Analysis of Peristaltic Flow and Heat Transfer of a Jeffery Nanofluid in a Horizontal Channel under Magnetic Environment)(6 次引用)


发表时间:2019年8月


期刊:Mathematical Problems in Engineering


介绍人:徐航(Hang XU),中国上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室



流体力学是一门独一无二且魅力十足的学科,原因在于其在自然界当中乃至工程学各分支中均有广泛应用。


需要指出的是,在医学领域,人工血、人工心脏、人工心肺机、呼吸机和其他同类设备,均依赖流体力学的基本原理。非牛顿流体流蠕动(peristalsis)在生理学、工程学、工业和医学等领域的应用方面具有重要意义。


在生物过程中,此类机制还发生于:胃肠道食糜的移动过程、小动脉血液循环、尿液通过输尿管的过程、卵细胞通过输卵管的过程、通过食管吞咽食物的过程等。


此外,傅里叶热通量与热导率及温度梯度之间也存在直接关系。因此,当热导率或温度梯度上升时,热通量也会随之增加。已知液体的热导率小于固体,这也就意味着,在分析液体和固体的热传导时,固体得出的热传导值更高,因为固体的热导率更高。


因此,为了增加液体的热导率,使其具备足够好的热传导条件,可以向液体中添加一些纳米固体悬浮颗粒。液体或流体中的这些固体悬浮物可改善其传输属性。因此,这种混合液的热传导性也更好。在流体动力学中,这种流体被称为纳米流体。


一般来说,纳米流体以两种不同方式出现,包括Buongiorno模型和相流(phase flow)模型。Buongiorno提出了一种数学模型,将纳米流体视为含基液和纳米颗粒的双组分混合物,从而捕捉纳米颗粒/基液滑移。


我们还考虑了七种滑移机制,并得出结论:布朗运动和热泳是重要的滑移机制。任何一种基液与任何一种固体纳米颗粒的悬浮液称为两相流体流(two phase fluid flow)或纳米流体流(nanofluid flow)。


然而,如果某一种或两种基液中有两种或更多种固体纳米颗粒,则这种悬浮液被称为混合纳米流体。此类流体还被称为两相流(two phase fluids),因为它包含两种及以上纳米颗粒和两种基液,而非一种基液。混合纳米流体由于包含不同颗粒,因此具有良好的热传导能力。得到的混合纳米流体具备更好的传输属性,这意味着混合纳米流体比传统纳米流体更适合加热或冷却应用。


我们在发表的论文中采用了Buongiorno纳米流体模型。我们发现,在蠕动(peristalsis)方面,受热辐射影响的导电纳米流体的传输是一个研究热点,因为它在癌症治疗和制药方面潜力巨大。


目前,我们旨在研究弯曲通道中的三元混和纳米颗粒。我们将把我们的理论结果与得到的三元混和纳米流体实验数据进行对比。这种流体具有更好的热性能,应用广泛。目前,三元混和纳米流体蠕动流方面鲜有已发表的研究论文,因此,需要对这一领域作进一步探索。


阅读全文

作者:Aneela Bibi、徐航

中国上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室



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