导电流体通过外加磁场时将产生诱导电流,此诱导电流与磁场相互作用在流体区域内产生一个影响流动的洛仑兹体积力。洛仑兹力能够改变流体的速度分布,抑制湍流脉动,从而降低了对流换热系数。在一些工程应用中,要求作为冷却剂的导电流体在实现较高的热量传递的同时还要尽量降低流阻损失,因此在采用强化措施改善换热的同时应保证流动阻力尽可能的小。鉴于诱导涡流发生的凹坑(球凸)板、非均匀电导率壁面以及自耦合射流等是新型高效的强化传热手段,具有传热强度大,流动阻力小,综合传热性能高的特点,因此,本文对它们强化导电流体自由表面流动的传热性能进行了数值模拟。首先,数值研究了凹坑板与球凸板强化磁流体自由表面流动的传热。分析讨论了流动特征、传热特征、壁面摩擦损失的变化规律。总结了凹坑与球凸几何尺寸、雷诺数、哈特曼数等参数对流动与传热的影响。采用凹坑板与球凸板能够有效地强化磁流体自由表面流动的传热,且在获得换热增强的同时阻力损失并不明显,其强化传热规律与普通流体的相似。从综合传热性能方面来看,对于凹坑板,存在着一个最佳的凹坑深度以获得最佳换热效果,即δ/D =0.375左右;而对于球凸板,综合传热性能随着球凸高度的增加而单调增大。此外,对高Ha数下磁流体流动,凹坑板与球凸板的强化传热效果有所减弱。其次,数值研究了利用非均匀电导率壁面强化磁流体自由表面流动换热的效果。得出了努塞尔数、壁面摩擦系数随雷诺数、哈特曼数、非均匀电导率壁面几何参数等的变化规律。采用非均匀电导率壁面能够有效地减缓磁场对传热的抑制作用。在本文研究范围内,换热增强1.35-1.78倍,而壁面摩擦系数仅为绝缘壁面的0.63-0.95倍,压力损失为绝缘壁面的1.08-1.7倍。模型几何尺寸(导电条数目)对换热效果影响较大,导电条数目为3和5时换热效果较好。最后,数值研究了阵列自耦合射流对磁流体自由表面流动换热的强化作用。分析总结了激发器的振幅、激励频率、磁场强度等特征量对流动与传热的影响。在本文研究的参数范围内,换热效果随着磁场强度的增加而降低,随着振幅和频率的增大而增强。