弯曲构型中Ree-Eyring纳米流体蠕动活动的数值模拟及其生物医学应用

《Earth Critical Zone》：Numerical simulation for peristaltic activity of Ree-Eyring nanofluid in curved configuration

本文通过数值模拟深入探讨了磁场作用下弯曲通道内非牛顿Ree-Eyring纳米流体的蠕动传输，综合分析了可变粘度、粘性耗散和化学反应等多物理场耦合效应。研究采用长波长和低雷诺数近似，利用射击Runge-Kutta法求解非线性模型，揭示了流变特性、壁面顺应性及纳米颗粒动力学对流动、传热传质的协同调控机制，为生物医学器件设计和工业过程优化提供了新见解。

　　

结果与讨论 (Results and Discussion)

采用射击法结合自适应四-五阶Runge-Kutta方案求解该非线性系统，确保了精度并满足边界条件。该方法特别适用于蠕动流动问题，因为射击法能高效处理边界条件，而Runge-Kutta积分为非线性常微分方程提供了稳定、精确的解。耦合的非线性方程（17）-（19）及其边界条件（21）-（23）构成了一个边界值问题，通过射击法转化为初值问题，并使用Runge-Kutta法进行迭代求解，直至满足边界条件，误差容限设为10^-6。网格独立性测试验证了结果的准确性。本节详细讨论了无量纲参数对速度、温度、浓度分布、壁面剪应力、传热率和传质率的影响。

结论 (Conclusion)

总的来说，本研究揭示了流体特性、壁面顺应性和纳米颗粒动力学如何共同调控流动、温度和浓度分布，这些是关键见解，对于生物医学和工业领域的蠕动系统至关重要。以下是一些主要发现：

° 流变学和壁面特性（如弹性壁）对Ree-Eyring流体的速度剖面有显著影响，它们促进流动，而更强的弯曲和非牛顿特性则对速度产生不利影响。

° 较高的普朗特数（Pr）和热辐射（Rd）会削弱传热，但粘性耗散（Ec）和空间依赖热源（S）能显著提升温度分布。

° 纳米颗粒浓度受到化学反应（Cr）和施密特数（Sc）的负面影响，而活化能（E）和温度差（δ）参数则能增强浓度场。

° 弹性壁面通过增加壁面剪应力来提升泵送效率，而弯曲参数（k）则表现出相反的趋势。

° 局部努塞尔数（Nu）随着热辐射（Rd）和空间依赖热源（S）的增加而增大。

° 舍伍德数（Sh）随着化学反应（Cr）和温度差（δ）的增加而增加。