《表2 不同磁场条件下磁性纳米流体自然对流换热研究成果》

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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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在电子器件、动力装置、冶金工程、核反应堆等[21]众多工程领域中存在大量自然对流换热现象，但如何控制并改善自然对流换热是值得探讨的重要课题[22]。当磁场力作为一种体积力作用于磁性纳米流体时，可实现对自然对流的控制。Borujeni等[23]以Fe3O4-乙二醇磁性纳米流体为传热工质，发现在垂直磁场作用下，对流换热系数随体积分数的增加略有增大，但随磁场强度的增大而减小。许春龙[22]研究了均匀磁场和梯度磁场作用下封闭方腔内的自然对流，发现无外加磁场时，对流换热系数随纳米流体体积分数的增大逐渐减小；在均匀磁场作用下，由于流体的黏度增大，致使自然对流换热效率减小；当施加与重力方向相反的梯度磁场时，会抑制自然对流，且磁场力越大，抑制效果越明显。王正良[24]对均匀磁场和梯度磁场的叠加磁场进行了研究，发现该磁场能改变磁性纳米流体的表观密度，进而显著强化自然对流换热。Joubert等[25]发现在最佳磁场布置下，当瑞利数（Ra）为3.8×108时，Fe2O3-水磁性纳米流体的Nu提高了2.81%。Kraszewska等[26]施加磁场强度为0～10T的磁场时，发现磁性纳米流体的对流换热系数可增加至250%。Shi等[27]采用图5所示的实验装置，研究了磁场强度和方向对Fe3O4@CNT纳米流体对流换热的影响，并将实验数据与模拟结果进行了对比（图6），发现在较低磁场强度范围内（0.005～0.03T），可以通过调节磁场的强度和方向来控制磁性纳米流体的自然对流换热。梁龙等[28]采用不同方向和强度的磁场对热管内磁性纳米流体的自然对流换热进行了研究，发现场协同理论适用于磁场作用下的自然对流换热。表2列出了近年来国内外若干研究小组对磁场作用下磁性纳米流体自然对流换热特性研究的实验结果。