磁场依赖粘度下旋转与渗透边界对达西-布林克曼铁磁流体层热不稳定性的影响

来自国际团队的研究人员针对铁磁流体(Darcy-Brinkman模型)在磁场依赖粘度条件下的热不稳定性问题，创新性地研究了旋转效应和渗透边界条件对系统稳定性的调控机制。研究揭示了磁场强度与流体粘度的非线性耦合关系，建立了临界瑞利数(Rayleigh number)的精确表达式，为磁流体智能散热器设计和微重力环境热管理提供了理论依据。

　　

这项研究深入探讨了在存在垂直磁场的情况下，具有磁场依赖粘度(MFDV)的铁磁流体(ferrofluid)在达西-布林克曼(Darcy-Brinkman)多孔介质中的热对流不稳定性现象。通过引入旋转效应和渗透边界条件，研究团队建立了改进的数学模型，揭示了几个关键发现：

1. 磁场强度与流体粘度的动态耦合会显著改变临界瑞利数(Ra_c)的阈值，这种效应在旋转角速度(Ω)增大时呈现非线性增强；

2. 渗透边界条件通过改变速度场和温度场的耦合方式，可诱导产生新型对流斑图(pattern formation)；

3. 泰勒数(Ta)和达西数(Da)的协同作用会引发双稳态现象，这在微重力环境的热管理应用中具有特殊意义。

研究采用线性稳定性分析(linear stability analysis)和伽辽金方法(Galerkin method)，精确求解了控制方程的临界参数阈值。特别值得注意的是，当磁场依赖粘度参数(δ)超过0.5时，系统会出现独特的"粘度窗口"效应，这为开发新型磁流体智能散热装置提供了理论指导。渗透率参数(σ)与旋转科里奥利力(Coriolis force)的相互作用还被证明可以增强热传输效率达30%以上，这一发现在航天器热控系统和微型电子设备冷却领域具有重要应用前景。