Потік Дарсі-Форхгаймера Олдройд-B нанорідини над похилою пластинкою з екзотермічними хімічними реакціями та моделюванням баєсівською нейронною мережею
Анотація
Це дослідження досліджує стаціонарний ламінарний рух неньютонівської нанорідини Олдройда-Б над похилою пластиною, інтегруючи модель нанорідини Буонджорно для врахування броунівського руху та термофорезу. Нова інтеграція парних напружень та інерції Форхгеймера в аналізі, у поєднанні з удосконаленим байєсівсько-регуляризованим моделюванням штучних нейронних мереж, відрізняє цю роботу. Керівні рівняння трансформуються за допомогою змінних подібності та розв'язуються чисельно за допомогою розв'язувача bvp4c у MATLAB. Систематично проаналізовано вплив парного напруження, часу релаксації, числа Форхгеймера, теплового випромінювання, термофорезу, броунівського руху та енергії активації на профілі швидкості, температури та концентрації. Результати показують, що парне напруження та час релаксації зменшують швидкість, тоді як теплове випромінювання та термофорез підвищують температуру. Броунівський рух зменшує концентрацію, а енергія активації впливає як на температуру, так і на концентрацію протилежно. Моделі множинної лінійної регресії кількісно визначають зв'язки між коефіцієнтом тертя, числами Нуссельта та Шервуда і ключовими параметрами, тоді як байєсівсько-регуляризована штучна нейронна мережа (ШНМ) демонструє високу прогностичну точність (значення R ~1). Помічено, що збільшення параметра парного напруження з 0,1 до 2,5 зменшує коефіцієнт тертя на 59,8%, збільшення параметра термофорезу з 0,1 до 2,5 зменшує число Нуссельта на 7,8%, що відображає зменшення теплопередачі, а збільшення параметра броунівського руху з 0,1 до 2,5 зменшує швидкість передачі маси на 2,6%.
Завантаження
Посилання
J.G. Oldroyd, “On the Formulation of Rheological Equations of State,” Proceedings of the Royal Society of London. Series A, 200, 523-541 (1950). https://doi.org/10.1098/rspa.1950.0035
H. Fröhlich and R. Sack, “Theory of the Rheological Properties of Dispersions,” Proceedings of the Royal Society of London A, 185, 415-430 (1946). https://doi.org/10.1098/rspa.1946.0028
F. Mebarek-Oudina and I. Chabani, “Review on nano-fluids applications and heat transfer enhancement techniques in different enclosures,” Journal of Nanofluids, 11(2), 155-168 (2022). https://doi.org/10.1166/jon.2022.1834
A. Boudjemline, I. Ahmad, S. Rehman, Hashim and N. Khedher, “Jeffery-Hamel flow extension and thermal analysis of Oldroyd-B nanofluid in expanding channel,” Journal of Non-Equilibrium Thermodynamics, 48(1), 75-90 (2023). https://doi.org/10.1515/jnet-2022-0052
M. Yasir, A. Ahmed, M. Khan, A.K. Alzahrani, Z.U. Malik and A.M. Alshehri, “Mathematical modelling of unsteady Oldroyd-B fluid flow due to stretchable cylindrical surface with energy transport,” Ain Shams Engineering Journal, 14(1), 101825 (2023). http://dx.doi.org/10.1016/j.asej.2022.101825
F. Sun, X. Wen, X. Si, C. Xie, B. Li, L. Cao, and J. Zhu, “Numerical simulations of the Oldroyd-B fluid flow around triangular cylinders with different orientations,” Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 326, 105204 (2024). https://doi.org/10.1016/j.jnnfm.2024.105204
L. Liu, S. Zhang, J. Wang, L. Feng and C. Xie, “Construction of the absorbing boundary condition for the flow of Oldroyd-B fluid over a semi-infinite plate with magnetic effect,” Physics of Fluids, 36(4), 043118 (2024). https://doi.org/10.1063/5.0199911
C. Fetecau and D. Vieru, “Investigating magnetohydrodynamic motions of Oldroyd-B fluids through a circular cylinder filled with porous medium,” Processes, 12(7), 1354 (2024). https://doi.org/10.3390/pr12071354
S. Munir, A. Maqsood, U. Farooq, M. Hussain, M.I. Siddiqui and T. Muhammad, “Numerical analysis of entropy generation in the stagnation point flow of Oldroyd-B nanofluid,” Waves in Random and Complex Media, 35(1), 465-481 (2025). https://doi.org/10.1080/17455030.2021.2023782
L. Kang, B. Khan, S.Z. Abbas, W.A. Khan and S.A. Alrub, “Brownian moment and thermophoresis analysis of nanoparticles for Oldroyd-B fluid capturing aspects of radiation phenomenon,” International Journal of Modern Physics B, 39(12), 2550092 (2025). https://doi.org/10.1142/S0217979225500924
M. Ahmad, S.U. Khan, Q. Bibi, M. Taj and M.M. Bhatti, “Buoyancy-driven bidirectional forced convection in chemically reactive Oldroyd-B nanofluid: incorporating the Cattaneo–Christov model with an external heat source for improved analysis,” Particulate Science and Technology, 43(3), 369-381 (2025). https://doi.org/10.1080/02726351.2025.2457568
M. Yasir, A. Ahmed, M. Khan, M.M.I. Ch and M. Ayub, “Study on time-dependent Oldroyd-B fluid flow over a convectively heated surface with Cattaneo-Christov theory,” Waves in Random and Complex Media, 35(1), 144-161 (2025). https://doi.org/10.1080/17455030.2021.2021316
J.K. Madhukesh, B.C. Prasannakumara, S.A. Shehzad, M.I. Anwar and S. Nasir, “Endothermic and exothermic chemical reactions’ influences on a nanofluid flow across a permeable microchannel with a porous medium,” International Journal of Ambient Energy, 45(1), 2325515 (2024). https://doi.org/10.1080/01430750.2024.2325515
G.K. Ramesh, J.K. Madhukesh, E.H. Aly, et al., “Endothermic and exothermic chemical reaction on MHD ternary (Fe2O4–TiO2–Ag/H2O) nanofluid flow over a variable thickness surface,” J. Therm. Anal. Calorim. 149, 6503–6515 (2024). https://doi.org/10.1007/s10973-024-13013-x
O.A. Agbolade and E.O. Fatunmbi, “Thermal explosion and distribution of hydromagnetic Eyring–Prandtl double exothermic diffusion-reaction fluid in a porous channel,” Thermal Advances, 1, 100005 (2024). https://doi.org/10.1016/j.thradv.2024.100005
K.A. Maleque, “Effects of exothermic/endothermic chemical reactions with Arrhenius activation energy on MHD free convection and mass transfer flow in presence of thermal radiation,” Journal of Thermodynamics, 2013(1), 692516 (2013). https://doi.org/10.1155/2013/692516
T.H. Alarabi, S.S. Alzahrani, A. Mahdy and O.A. Abo-Zaid, “Aspects of mass and thermal relaxation time and exothermic chemical processes on the flow of a ternary hybrid Sutterby nanofluid via slant surface with activation energy and linear convection limits,” Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering, 09544089241274054 (2024). https://doi.org/10.1177/09544089241274054
M. Shanmugapriya, R. Sundareswaran, S.G. Krishna and M. Pal, “An analysis of effect of higher order endothermic/exothermic chemical reaction on magnetized Casson hybrid nanofluid flow using fuzzy triangular number,” Engineering Applications of Artificial Intelligence, 133, 108119 (2024). https://doi.org/10.1016/j.engappai.2024.108119
R.A. Oderinu, S.O. Salawu, A.D. Ohaeghue, S. Alao, E.I. Akinola and J.A. Owolabi, “Numerical exploration and thermal criticality of a dual exothermic reaction with radiative heat loss in co-axial cylinder configurations,” International Journal of Thermofluids, 25, 101039 (2025). https://doi.org/10.1016/j.ijft.2024.101039
I. Khan, R. Zulkifli, T. Chinyoka, Z. Ling and M.A. Shah, “Numerical analysis of radiative MHD gravity-driven thin film third-grade fluid flow with exothermic reaction and modified Darcy’s law on an inclined plane,” Mechanics of Time-Dependent Materials, 29(1), 1-18 (2025). https://doi.org/10.1007/s11043-024-09744-x
T. Hayat, F. Haider and A. Alsaedi, “Darcy-Forchheimer flow with nonlinear mixed convection,” Applied Mathematics and Mechanics, 41, 1685-1696 (2020). https://doi.org/10.1007/s10483-020-2680-8
M.I. Khan, “Transportation of hybrid nanoparticles in forced convective Darcy-Forchheimer flow by a rotating disk,” International Communications in Heat and Mass Transfer, 122, 105177 (2021). https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2021.105177
G. Revathi, G. Veeram, M.J. Babu, K.S. Babu and A. Suneel Kumar, “Darcy–Forchheimer flow of power-law (Ostwald-de Waele type) nanofluid over an inclined plate with thermal radiation and activation energy: an irreversibility analysis,” International Journal of Ambient Energy, 44(1), 1980-1989 (2023). https://doi.org/10.1080/01430750.2023.2200434
H.U. Rasheed, W. Khan, M. Kouki, H. Al Garalleh and A. Al Agha, “A mathematical model for three dimensional magnetohydrodynamic thermal nanofluid flow over a permeable Darcy-Forchheimer medium with chemical reaction and activation energy effects,” Multiscale and Multidisciplinary Modeling, Experiments and Design, 8(5), 1-13 (2025). https://doi.org/10.1007/s41939-025-00837-9
F.S. Hira, Q. Rubbab, I. Ahmad and A.H. Majeed, “Advanced computational modeling of Darcy-Forchheimer effects and nanoparticle-enhanced blood flow in stenosed arteries,” Engineering Applications of Artificial Intelligence, 152, 110737 (2025). https://doi.org/10.1016/j.engappai.2025.110737
M. Yasir, M. Naveed Khan, M.A. Abdelmohimen and N.A. Ahammad, “Thermal transport analysis for entropy generated flow of hybrid nanomaterial: modified Cattaneo–Christov heat and Darcy–Forchheimer,” Multidiscipline Modeling in Materials and Structures, 21(2), 291-307 (2025). https://doi.org/10.1108/MMMS-08-2024-0220
N. Khemiri, S. Rehman, T. Saidani and V. Tirth, “Heat transfer analysis of radiated thin-film flow of couple-stress nanofluid embedded in a Darcy-Forchheimer medium with Newtonian heating effects,” Nuclear Engineering and Technology, 57(7), 103510 (2025). https://doi.org/10.1016/j.net.2025.103510
S. Abu Bakar, N.S. Wahid, N.M. Arifin and N.S. Khashi’ie, “The flow of hybrid nanofluid past a permeable shrinking sheet in a Darcy–Forchheimer porous medium with second-order velocity slip,” Waves in random and complex media, 35(1), 46-63 (2025). https://doi.org/10.1080/17455030.2021.2020375
N. Yasin, S. Ahmad, M. Umair, Z. Shah, N. Vrinceanu and G. Alhawael, “Investigations of conjugate heat transfer and fluid flow in partitioned porous cavity using Darcy-Forchheimer model: Finite element-based computations,” Case Studies in Thermal Engineering, 72, 106252 (2025). https://doi.org/10.1016/j.csite.2025.106252
D. Mohanty, G. Mahanta, A.J. Chamkha and S. Shaw, “Numerical analysis of interfacial nanolayer thickness on Darcy-Forchheimer Casson hybrid nanofluid flow over a moving needle with Cattaneo-Christov dual flux,” Numerical Heat Transfer, Part A: Applications, 86(3), 399-423 (2025). https://doi.org/10.1080/10407782.2023.2263906
W. Alghamdi and T. Gul, “Darcy–Forchheimer hybrid nanofluid flow in a squeezing inclined channel for drug delivery applications by means of artificial neural network,”Multidiscipline Modeling in Materials and Structures, 21(2), 387-404 (2025). https://doi.org/10.1108/MMMS-07-2024-0202
V. Singh, N.B. Naduvinamani, K. Vinutha, B.C. Prasannakumara, J.K. Madhukesh and A. Abdulrahman, “Sodium alginate-based MHD ternary nanofluid flow across a cone and wedge with exothermic/endothermic chemical reactions: A numerical study,” Numerical Heat Transfer, Part A: Applications, 1-20 (2024). https://doi.org/10.1080/10407782.2024.2355520
T. Muhammad, A. Alsaedi, T. Hayat and S.A. Shehzad, “A revised model for Darcy-Forchheimer three-dimensional flow of nanofluid subject to convective boundary condition,” Results in physics, 7, 2791-2797 (2017). https://doi.org/10.1016/j.rinp.2017.07.052
P.S. Reddy, A.J. Chamkha and A. Al-Mudhaf, “MHD heat and mass transfer flow of a nanofluid over an inclined vertical porous plate with radiation and heat generation/absorption,” Advanced Powder Technology, 28(3), 1008-1017 (2017). https://doi.org/10.1016/j.apt.2017.01.005
K. Sudarmozhi, D. Iranian, I. Khan, A.S. Al-Johani and S.M. Eldin, “Magneto radiative and heat convective flow boundary layer in Maxwell fluid across a porous inclined vertical plate,” Scientific Reports, 13(1), 6253 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-33477-5
Авторське право (c) 2025 Гадамсетті Реваті, М. Рекха, П. Шрівідья Деві, B.Ч. Нукараджу
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
