多孔三角腔内旋转圆柱体对NEPCM磁流体混合对流及熔化的数值分析研究

为应对环境恶化带来的能源挑战，研究人员探索了基于相变材料(PCMs)的热能存储技术。该研究通过数值模拟分析了多孔三角腔内含旋转圆柱体对纳米增强相变材料(NEPCM)传热性能的影响，系统考察了雷诺数(Re=10-100)、达西数(Da=10?5-10?2)、哈特曼数(Ha=0-100)和纳米颗粒体积分数(?=0-0.08)等参数对混合对流的影响。研究发现提升Da值和调整加热区位置可使Nuavg分别提升320%和162.5%，而增加Ha和?则导致Nuavg下降20%和15%，为优化热能存储系统提供了重要理论依据。

　　

环境退化带来的严峻挑战促使科学家们寻求绿色能源解决方案。在这项创新性研究中，采用数值分析方法深入探究了多孔三角腔体内旋转圆柱体对纳米增强相变材料(Nano-Enhanced Phase Change Materials, NEPCM)的磁流体动力学(Magnetohydrodynamics, MHD)混合对流及熔化过程的影响机制。

研究构建了包含匀速旋转圆柱体的三角腔体模型，通过局部加热左壁面产生自然对流，结合旋转圆柱体引发的强制对流形成混合对流系统。重点考察了四个关键参数：表征圆柱转速的雷诺数(Re=10-100)、反映多孔介质渗透率的达西数(Da=10^?5-10^?2)、表示磁场强度的哈特曼数(Ha=0-100)以及纳米颗粒体积分数(?=0-0.08)。

令人振奋的发现是：当Da值增大时，传热效率呈现爆发式增长；而将加热区下移更带来意外惊喜。具体数据显示，Da值提升使平均努塞尔数(Nu_avg)飙升320%，加热区位置优化则带来162.5%的显著提升。然而，强磁场(Ha)和过高纳米颗粒浓度(?)则成为"传热杀手"，分别导致Nu_avg下降20%和15%。

这项研究为优化相变材料热能存储系统提供了重要理论指导，特别是在多孔介质结构设计、磁场调控和纳米颗粒添加等方面具有重要应用价值。研究结果将助力开发新一代高效环保的热能存储装置，为缓解能源危机和环境污染提供创新解决方案。