利用铁磁流体实现泰勒气泡流传热的按需增强
流体动力学
2022-01-19 v1 应用物理
摘要
铁磁流体的热流体传输特性可受磁场施加影响。如近期研究所表明，铁磁流体的磁操控已有助于增强传热。在本研究中，我们考察了一种增强两相传热的新策略，并表明铁磁流体非沸腾泰勒气泡流(TBF)的磁操控可提供按需增强。在早前的研究(DOI:10.1016/j.colsurfa.2020.124589)中，我们已表明铁磁流体 TBF 的特性可通过外部磁操控改变。由于 TBF 的传输特性主要取决于其流动形态，预期此种改变会影响其热传输特性，本文对此予以考察。通过磁操控生成更小的气泡与单元胞降低了所得 TBF 的空隙率。此外，与任意时刻较大的气泡-弹状系统相比，更多单元参与了热交换过程。此类流动改变导致两相传热显著增强(可达 100%)。增强程度取决于所施加磁场与感应磁力、均匀气相分数、液膜厚度/空隙率以及所得 TBF 的流动形态，本文对这些因素进行了考察。铁磁流体在 TBF 中的应用具有多重益处，例如具有更优热特性的纳米颗粒悬浮以及通过外部手段对流动操控的附加功能。所提出的应用与建议的操控技术为低雷诺数流动中两相传热的按需增强提供了有效替代方案。
引用
@article{arxiv.2201.02145,
title = {On-demand augmentation in heat transfer of Taylor bubble flows using ferrofluids},
author = {Ram Krishna Shah and Sameer Khandekar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.02145},
year = {2022}
}