均匀与非均匀壁面加热对三维磁动力学天然对流及熵生成的影响：基于新型高阶超紧凑格式的数值研究

当前研究工作涉及均匀和非均匀壁面加热对充满熔融锂的三维（3D）腔体内磁动力学（MHD）天然对流及熵生成的影响。采用新型高阶超紧凑（HOSC）有限差分格式分析两种加热情景下的热行为。经过定性和定量验证后，对Hartman数（$Ha = 25, 50, 100, 150$）和Rayleigh数（$Ra = 10^3, 10^4, 10^5$）进行分析，固定$Pr=0.065$（熔融锂）。研究了三种不同的加热情景，即均匀加热（$T_h = 1$）、$y$依赖的非均匀加热（$T_h = sin(\pi y)$）以及$y$和$z$依赖的非均匀加热（$T_h = sin(\pi y)sin(\pi z)$），作用于立方腔左侧壁面（$x=0$）。发现$Ha$和$Ra$的变化以及不同的热边界条件对3D立方腔内的温度分布和流场具有显著影响。具体而言，$Ra$的增加对应于增强的热传递，凸显了对流的主导作用。相反，$Ha$的增加导致热传递减少，由于流体速度减慢。各壁面均匀加热的情景 exhibits 最大的总熵生成。观察到随着$Ra$的增加，贝坎数（$Be$）减小，从而导致总熵生成增加。本研究中对新型HOSC格式的实施展示了其在捕捉3D MHD驱动天然对流和熵生成复杂性方面的有效性。该研究为改进相关工程系统的优化和设计提供了重要信息。本工作在方法上颠覆性且开创性。