《Results in Surfaces and Interfaces》：Dynamical and Thermal Analysis by Using Second Thermodynamics Law for Magnetoconvective Transport in Permeable Cavity by Executing Hybrid FEM and ANN Simulations
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现代技术和工业框架需要先进的热能传输以及熵的最小化，以实现高效输出。此外，许多机械设备需要通过安装热源来排除多余热量，用于电子器件冷却、通风、冶金与制造、蒸馏、食品加工和保藏等过程。随后，内燃机和燃气轮机发电需要被动式热回收技术，这也通过设置结构复杂的产热/吸
现代技术和工业框架需要先进的热能传输以及熵的最小化，以实现高效输出。此外，许多机械设备需要通过安装热源来排除多余热量，用于电子器件冷却、通风、冶金与制造、蒸馏、食品加工和保藏等过程。随后，内燃机和燃气轮机发电需要被动式热回收技术，这也通过设置结构复杂的产热/吸热元件来实现。鉴于在受限构型内放置元件的特殊本质，本研究针对充满牛顿流体的方形封闭腔体内由自由对流引起的热与熵变化。在计算域角部设置圆角（fillets），并提供均匀加热作为热源。在腔体中心放置星形障碍物，以控制热量传递和熵产生。采用适当的变换将受控非线性问题转化为无量纲偏微分方程。建立了一个包含多孔介质达西定律（Darcy law）以及磁场倾斜效应的数学模型，并使用COMSOL以有限元法（FEM）进行计算求解。采用人工神经网络（ANN）方法对数值数据进行训练，并实现对相关剖面和量的估计。该研究通过等温线分布的对比分析，展示了瑞利数（Ra）、磁场倾斜角和孔隙率如何影响能量传递性能和熵产生，并显示了导热主导区与对流主导区之间的转变。结果表明，瑞利数的增加显著增强了对流热传递，而更强的磁场和更小的孔隙率会抑制流体运动，导致热通量系数降低和熵产生减少。对结果的分析表明，对于星形障碍物，热通量系数最多提高0.96%，熵增加至1.13%。观察到当哈特曼数（Ha）从0变化到50时，对于圆形和星形障碍物，努塞尔数（Nu）降低2.22%至2.41%，而总熵分别增加约3.55%至3.48%。
研究背景与存在问题
现代工业热管理系统既要求高效热能传递，又要求降低不可逆损失。自然对流因无需外部驱动装置而被广泛用于电子冷却、通风、冶金、食品加工、燃气轮机余热回收等场景。腔体形状、内部障碍物形状以及磁场和多孔介质等物理因素会显著影响对流与熵产。以往研究多采用无圆角的方形腔体或圆形、方形等光滑障碍物，缺乏将角部加热圆角、中心星形障碍物、可渗透介质、倾斜磁场、熵产分析和人工神经网络预测纳入同一框架的工作。为此，研究人员在《Results in Surfaces and Interfaces》上发表了本研究，旨在揭示上述因素对热量传递和热力学不可逆性的耦合作用。
研究内容与结论概述
研究人员以水为牛顿流体，在带有角部圆角（均匀加热）的方形腔体中心放置星形障碍物，考虑多孔介质达西定律和倾斜磁场作用，建立二维层流自然对流数学模型，将控制方程无量纲化后，用基于Galerkin的有限元法（FEM）在COMSOL中
