热辐射对具有Soret和Dufour效应的MHD Casson流体二元化学反应流动的影响研究

本研究针对工业过程中能量传递效率不足的问题，探讨了具有可变热导率的Casson流体在弯曲拉伸表面上的热质传输特性。通过数值模拟揭示了辐射参数(Rd)、活化能(E)和Casson参数(β)对流动特性的影响，发现双分支解的存在为优化工业热交换系统提供了理论依据。研究采用BVP4C求解器结合RK方法，为非线性辐射传热问题提供了有效的解决方案。

　　

在当今能源需求日益增长的背景下，高效的热能传递技术成为工业发展的关键。传统热传导和对流方式已难以满足现代工业对能量转换效率的要求，特别是在太阳能板、热交换器和食品加工等领域。热辐射作为一种重要的能量传递方式，其非线性特性使得相关流体力学研究变得尤为复杂。与此同时，非牛顿流体如Casson流体在工业过程中的广泛应用，以及Soret和Dufour效应对热质传递的耦合影响，都使得这一领域的研究具有重要的理论和应用价值。

Taif大学的研究团队在《Journal of Radiation Research and Applied Sciences》上发表了一项开创性研究，系统地探讨了热辐射对具有Soret和Dufour效应的MHD Casson流体二元化学反应流动的影响。研究采用BVP4C数值求解器结合Runge-Kutta方法，对控制方程进行求解，重点分析了弯曲拉伸表面上流体的热质传输特性。研究样本来源于理论建模，通过建立包含可变热导率、非线性辐射和化学反应的综合数学模型，揭示了多种物理参数对流动特性的影响规律。

研究结果部分，首先在"1.1 Mathematical formulation"中，研究人员建立了包含磁流体动力学(MHD)效应、可变热导率和非线性辐射的完整数学模型。通过相似变换将偏微分方程组转化为常微分方程组，为数值求解奠定了基础。在"1.2 Numerical solution procedure"中，研究团队详细描述了采用MATLAB BVP4C求解器的数值方法，该方法基于有限差分法和三阶段Lobatto IIIa公式，能够有效处理非线性边界值问题。

"2. Results and discussion"部分展示了丰富的研究发现。通过分析不同参数对流体流动和传热特性的影响，研究发现：在弯曲拉伸表面上，Casson流体存在双分支解，这为工业应用提供了更全面的理论指导。特别值得注意的是，温度比参数(θ_w
)和热生成参数(δ^*
)对温度分布有显著影响，而活化能(E)和化学反应参数(σ)则主导了浓度分布的变化规律。研究还发现，增加辐射参数(Rd)会显著提高局部努塞尔数(Re_s
^-1/2
Nu_s
)，这对太阳能收集系统的设计具有重要指导意义。

在"3. Concluding remarks"中，作者总结了研究的核心发现和实际应用价值。研究证实了双分支解的存在性，其中上分支解具有物理稳定性，为工程应用提供了可靠依据。特别重要的是，研究发现可变热导率参数(ε)的增加会显著提高流体温度，这一发现为设计高效热交换系统提供了新思路。此外，研究还表明，增加速度滑移参数(α)可以扩大双解存在的范围，这对控制边界层分离具有重要指导意义。

这项研究的创新性在于首次系统地研究了弯曲表面上具有可变热导率的Casson流体的辐射传热特性，同时考虑了Soret和Dufour效应的耦合影响。研究结果不仅丰富了非牛顿流体力学的理论体系，而且为太阳能利用、工业热交换等实际应用提供了重要的设计依据。特别是关于双分支解的发现，为解决实际工程中的流动稳定性问题提供了新的理论工具。该研究采用的数值方法也为处理类似复杂流动问题提供了可靠的技术路线。