36、纳米流体流动特性与软件工程游戏化教学研究

纳米流体流动特性与软件工程游戏化教学研究

纳米流体流动特性研究

研究背景与目标

在流体力学和传热学领域，对纳米流体在特定条件下的流动特性研究具有重要意义。本次研究聚焦于水基纳米流体中 Fe₃O₄ 纳米颗粒通过非线性拉伸多孔板时的滑移效应。此前，已有一些相关研究，如 Bhatti 等人确定了麦克斯韦流体通过多孔收缩板的驻点流动，Nadeem 等人探索了磁流体动力学（MHD）对三维卡森流体流向多孔线性拉伸板的影响。本研究旨在通过相似变换变量修正控制流动问题的热能量、浓度和动量方程，得到简化的非线性耦合常微分方程（ODE），并使用打靶法进行数值求解，最后通过图表分析各参数对流动的物理影响，并与以往数据进行数值比较。

数学模型建立

• 基本假设与坐标系选择 ：假设双曲正切纳米流体在驻点 $\hat{y} = 0$ 处通过非线性多孔拉伸板流动。选择笛卡尔坐标系，$\hat{x}$ 轴沿板的方向，$\hat{y}$ 轴沿法线方向。板处的浓度和温度分别为 $\tilde{C} w$ 和 $\tilde{T}_w$，环境浓度和温度分别为 $\tilde{C} \infty$ 和 $\tilde{T}_\infty$，拉伸速度形式为 $u_w(\hat{x}) = -C_1\hat{x}^{2m}$。
• 控制方程 ：
  • 连续性方程：$\frac{\partial\tilde{u}}{\partial\hat{x}} + \frac{\partial\tilde{v}}{\partial\hat{y}} = 0$