一、研究背景

纳米流体的研究是由Choi和Eastman首创的。最近，纳米流体已被用于制药工业，如癌症治疗，传热，如燃料电池，微电子和发动机冷却。此外，纳米流体在两个平行板之间的挤压流动由于其在流变仪、聚合物加工和板式换热器等众多工程应用而受到了极大的关注。

板式换热器是这一研究领域中具有巨大潜力的关键领域之一。板式热交换器由一系列平行的板组成，冷热流体在板两侧的单独通道中交替传递。板式换热器的设计促进了流体流动中的湍流，从而增强了传热。然而，所使用的流体并不能最佳地冷却高能设备。因此，将纳米颗粒悬浮在板式换热器的流体中可以显著提高换热器的性能，从而降低工业过程中的成本效益，提高能源效率。

先前对平行板间挤压流动的研究忽略了焦耳加热和磁场效应，主要集中在非牛顿流体上。Kaushik等人研究了两个平行板之间非牛顿流体挤压的熵产和传热特性。Abou-zeid和Ouaf 讨论了具有霍尔电流效应的两个平行板之间的挤压非牛顿流体流动。Akbar和Hussain 研究了两个平行板之间挤压无粘流动的影响。Qureshi等人利用数值分析技术研究了两个平行板间挤压流动的传热。

这项工作的新颖之处在于深入研究了感应磁场、板导率、焦耳加热和粘性耗散对平行板间压缩纳米流体流动的耦合效应。考虑这个问题的动机是由于它在工业系统中的广泛应用，如板式热交换器，发动机冷却，电子设备和家用冰箱的冷却。采用有限差分法求解非线性偏微分方程。详细讨论了不同流动参数对流动变量的影响。纳米流体由纯水作为基础流体和金作为纳米颗粒组成。

二、摘要

多年来，冷却高能设备已成为大多数行业面临的主要挑战。因此，压缩磁纳米流体在两个平行板之间的流动引起了人们的广泛关注。在本研究中，考虑了在焦耳加热和感应磁场作用下，金和水纳米流体在两个平行板之间的非定常、不可压缩、水磁纳米流体流动。该模型考虑了焦耳加热、粘性耗散和感应磁场的影响。与其他可能只关注其中一个或两个方面的研究相比，这种综合方法提供了对流动模式的更准确描述。采用有限差分法对流动的非线性微分方程进行数值求解，并在MATLAB中实现。测定了不同参数对速度、磁感应强度和热剖面等流动变量的影响，并给出了计算结果。增大磁参数和普朗特磁数会导致温度、速度和磁感应强度曲线的下降。此外，增加埃克特数和焦耳加热参数导致温度分布的增加。这一发现对经常发生散热的高能冷却装置有直接影响。此外，工程师可以确保工业中板式换热器的最佳性能和使用寿命。

三、结论

本文研究了在焦耳加热、粘性耗散和感应磁场作用下，挤压磁纳米流体在两个平行板间的流动。研究结果表明，温度分布随Eckert数和焦耳加热参数的增加而增加，随普朗特数的增加而下降。此外，普朗特磁数的增加导致磁感应谱的减小。

研究结果为技术创新，特别是板式换热器的发展提供了途径。在板式热交换器中，当电流通过导电流体（如纳米流体）时，就会发生焦耳加热。焦耳加热参数产生的热量提高了流经换热器的纳米流体的温度，从而有助于冷热流体之间的热能传递。

考虑到流体的化学反应、湍流和倾斜磁场等因素，本研究可以扩展到挤压磁纳米流体在两个平行板之间的流动等领域。

图1.纳米流体流动模型草图。

图2.在主速度剖面上变化的挤压数。