具有非线性热辐射的磁流体动力学流动与传热现象研究：以一个移动的垂直板为例，并考虑对流边界条件——数值分析

《Heat Transfer》：Magnetohydrodynamics Flow and Heat Transfer With Nonlinear Thermal Radiation Over a Moving Vertical Plate With Convective Boundary Conditions: A Numerical Analysis

磁流体动力学流动与热传导分析 在非线性热辐射及对流边界条件下采用相似变换将偏微分方程转化为常微分方程并用MATLAB bvp4c求解法研究垂直运动板附近的流动传热特性揭示了雷诺数/普朗特数/磁参数对速度/温度边界层厚度及摩擦系数的影响规律

　　

摘要

本研究深入分析了在非线性热辐射作用下的磁流体力学（MHD）流体流动及热量传输现象，其中垂直板持续移动，并采用对流边界条件。热辐射对温度的非线性依赖性增强了热量传输效果，而对流边界条件则控制着板表面的热传递过程。通过相似变换，将控制性的偏微分方程（PDEs）转化为常微分方程（ODEs）。我们使用MATLAB中的bvp4c方法对这些ODEs进行数值求解。文中通过表格和图表展示了无量纲参数对热量传输和流体流动的影响。本研究的核心创新之处在于利用bvp4c方法分析了非线性热辐射对持续移动垂直板上MHD流动的影响。当流体沿正x方向流动而板朝相反方向移动时，表面摩擦系数会减小；当流体与板的运动方向相同时，随着非线性热辐射增强，流速和温度分布都会增加。靠近壁面的区域，随着非线性热辐射的增强，温度梯度会减小，而在自由流区域温度梯度则增大。热边界层的厚度会随着磁参数的增加而减小，而速度边界层的厚度则会增加。同样地，当格拉肖夫数（Grashof number）增大时，速度边界层变厚，而热边界层趋于变薄；然而当普朗特数（Prandtl number）增大时，热边界层变厚，速度边界层则趋于变薄。实际上，这些发现有助于优化工程应用中的热量传输，例如冷却系统、热交换器、航空航天热防护以及生物医学设备等。