具有Cattaneo–Christov热通量和活化能的Jeffrey纳米流体非稳态混合对流：一项MATLAB-PINN对比研究

《Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering》：Unsteady mixed convection of Jeffrey nanofluid with Cattaneo–Christov heat flux and activation energy: A comparative MATLAB-PINN study

　　## 摘要本研究考察了在 Stefan 吹/吸、Cattaneo–Christov 热通量、活化能、混合对流以及非线性多孔介质效应共同作用下，Jeffrey 纳米流体在拉伸表面上的非定常流动与传质行为。控制方程中的非线性边界层方程经相似变量变换后，利用基于 MATLAB 的 BVP4c 求解器进行数值求解，并通过物理信息神经网络方法进一步验证结果。研究开展了全面的参数分析，探讨关键物理参数对速度场、温度场和浓度场的影响。结果表明：非定常性及多孔介质阻力显著抑制流体的速度分布，但因对流输运减弱而增强了温度和浓度分布；热浮力参数与溶质浮力参数加速流动，但降低了温度和浓度的分布强度；热弛豫参数的增大降低了温度，而化学反应项和活化能对物种传输具有显著影响。此外，布朗运动与热泳效应对纳米粒子浓度呈现竞争关系。所提出的物理信息神经网络方法通过与 MATLAB BVP4c 解的高度吻合验证了其可靠性，速度、温度和浓度分布的 L2 误差分别为 2.71×10?3、3.02×10?2 和 6.76×10?2。本研究成果有助于深入理解先进热管理系统、基于纳米流体的冷却技术、多孔热交换器、能量转换装置以及需要增强非牛顿纳米流体传热传质性能的各种化学加工系统。