《表1 不同磁场条件下磁性纳米流体强制对流换热研究成果》

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《磁场调控磁性纳米流体流动和传热研究进展》

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为了深入研究磁场对磁性纳米流体强制对流换热的影响，研究人员对强化传热的最佳磁场位置进行了实验研究。Goharkhah等[7]发现当4个电磁铁沿通道上下交错排列，即第一个电磁铁距通道入口处1000mm，其余各间距600mm，如图2所示，此时磁场的强化传热效果最佳；Mei等[8]也得到了类似的结论，电磁铁双侧交错排列时的努塞尔数（Nu）比单侧排列提高了2%。Amani等[9]却发现当电磁铁如图3所示排列时，恒定磁场强化传热的效果最显著。Azizian等[10]研究了磁场的均匀性、梯度、强度及位置的影响，结果表明，将永磁铁置于1018低碳钢板上时产生的磁场更均匀，但磁性纳米流体的Nu减小38%，其研究结果还表明局部Nu随磁场强度和梯度的增加最大可提高300%，当磁铁间距为12.56mm时，对流换热系数均匀增加，但对压降的影响并不大。研究者还对磁场的方向进行了研究，沙丽丽等[11]发现磁性纳米流体的平均对流换热系数在垂直均匀磁场和梯度磁场作用下分别提高了5.2%和9.2%，当施加水平均匀磁场时却减小了4.8%。吴治将和殷少有[12]研究了水平磁场和垂直磁场对传热的影响，发现当磁场与流体流动方向同向时，对流换热系数提高17.5%，反向时对流换热系数却减小23.7%，垂直时对流换热系数增大4.96%。Mei等[8]对不同粗糙度的圆管进行了实验研究，发现在磁场作用下，光滑管和波纹管内Fe3O4纳米流体的Nu分别增加了17.6%和10%。Mei等[13]从热力学第二定律的角度出发，发现处于湍流状态下的磁性纳米流体在较低磁感应强度和较高体积分数时的?效率更高。Karami等[14]对比分析了静态磁场和旋转磁场的影响，发现施加角速度为18rad/s、强度为1.1T的旋转磁场时，体积分数为2%的磁性纳米流体的平均对流换热系数有所增大。表1列出了近期部分研究小组的研究成果。