Вплив енергії Арреніуса та сонячного випромінювання на електропровідність нанорідини вільямсона з плаваючим мікроорганізмом: завершення моделі Буонджорно
Анотація
Збагачені термічні механізми та прогресивність наноматеріалів спонукали вчених присвятити себе цій галузі в наші дні. Універсальне та синтезуюче використання таких частинок охоплює виробництво енергії, сонячні системи, процеси моніторингу опалення та охолодження, системи відновлюваної енергії, лікування раку, гібридні двигуни та наноелектроніку. Крім того, в цю еру біотехнології та біоінженерії біоконвекція нанорідин забезпечує деякі захоплюючі застосування, такі як ферменти, біосенсори та біопаливо. Представлено математичну модель для оцінки електропровідності нанорідини Вільямсона з тепло- та масообміном через пористий розтягнутий лист за наявності біоконвекції. Біоконвекція плаваючих мікроорганізмів, теплове випромінювання, теплопровідність і енергія Арреніуса є новими аспектами цього дослідження. Нелінійні керуючі диференціальні рівняння з частинними похідними (PDE) вищого порядку розв’язуються шляхом застосування відповідних змінних подібності, і в результаті створюється пара звичайних диференціальних рівнянь (ODE). Розроблений набір ODE розв’язується чисельно за допомогою добре відомої техніки зйомки за допомогою команди ND solve у Wolfram MATHEMATICA та порівнюється з результатом коду pvb4c у MATLAB. Отримані графіки для різних фізичних величин, що представляють інтерес, разом із безрозмірними профілями швидкості, температури, концентрації та щільності мікроорганізмів для включення таких параметрів, як магнітний параметр, броунівський рух, число Релея, число Пекле, біоконвективне число Льюїса, параметр термофорезу і параметра коефіцієнта плавучості. Обговорюється вплив численних параметрів на характеристики потоку та теплообміну.
Завантаження
Посилання
S. Maripala, and N. Kishan, “Unsteady MHD flow and heat transfer of nanofluid over a permeable shrinking sheet with thermal radiation and chemical reaction”, American Journal of Engineering Research, 4(6), 68–79 (2015).
C.R. Reddy, and R.R. Kairi, “The effect of melting on mixed convection heat and mass transfer in non-Newtonian nanofluid SATURATEED in porous medium”, Frontiers in Heat and Mass Transfer, 6, 6 (2015). http://www.thermalfluidscentral.com/journals/index.php/Heat_Mass_Transfer/article/view/408/402
L.G. Vijaya, B.L. Anand, and R.K. Srinivasa, “MHD mixed convection stagnation point flow of nanofluid through a porous medium over stretching sheet,” International Journal of Pure and Applied Mathematics, 118(10), 369-389 (2018). https://acadpubl.eu/jsi/2018-118-10-11/articles/10/38.pdf
N. Ambreen, A. Rehman, N. Sheikh, S. Iqbal, and M. Zulfiqar, “Boundary-layer flow and heat transfer over a rotating porous disk in a non-Newtonian Williamson nanofluid”, Indian Journal of Science and Technology, 12(38), (2019). https://doi.org/10.17485/ijst/2019/v12i38/146120
Aurangzaib, A.R.M. Kasim, N.F. Mohammad, and S, Shafie, “Unsteady MHD mixed convection flow with heat and mass transfer over a vertical plate in a micropolar fluid-saturated porous medium”, Journal of Applied Science and Engineering, 16(2), 141 150 (2013). https://doi.org/10.6180/jase.2013.16.2.05
G.B. Reddy, B.S. Goud, and M.N.R. Shekar, “Numerical solution of MHD mixed convective boundary layer flow of a nanofluid through a porous medium due to an exponentially stretching sheet with magnetic field effect”, International Journal of Applied Engineering Research, 14(9), 2074-2083 (2019). https://www.ripublication.com/ijaer19/ijaerv14n9_01.pdf
A. Al-Mamun, S.M. Arifuzzaman, S. Reza-E-Rabbi, P. Biswas, and M. Khan, “Computational Modelling on MHD radiative Sisko nanofluids flow through a nonlinearly stretching sheet”, International Journal of Heat and Technology, 37(1), 285-295 (2019). https://doi.org/10.18280/ijht.370134
S.E. Ahmed, R.A. Mohamed, A.E.M. Aly, and M.S. Soliman, “Magnetohydrodynamic Maxwell nanofluids flow over a stretching surface through a porous medium”, International Journal of Mechanical, Industrial and Aerospace Sciences, 13(6), (2019).
S.U. Choi, and J.A. Eastman, Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles, Argonne National Lab. IL (United States), Tech. Rep. (1995).
S.K. Das, S.U. Choi, W. Yu, and T. Pradeep, Nanofluids: science and technology, (John Wiley & Sons, 2007).
R.V. Williamson, “The flow of pseudoplastic materials,” Industrial and Engineering Chemistry, 21(11), 1108-1111 (1929). https://doi.org/10.1021/ie50239a035
M. Y. Malik, M. Bibi, F. Khan, and T. Salahuddin, “Numerical solution of Williamson fluid flow past a stretching cylinder and heat transfer with variable thermal conductivity and heat generation/absorption”, AIP Advances, 6(3), 035101 (2016). https://doi.org/10.1063/1.4943398
M. R. Krishnamurthy, B.C. Prasannakumara, B.J. Gireesha, and R.S.R. Gorla, “Effect of chemical reaction on MHD boundary layerflow and melting heat transfer of Williamson nanofluid in porous medium”, Engineering Science and Technology, an International Journal, 19(1), 53-61 (2016). http://dx.doi.org/10.1016/j.jestch.2015.06.010
S. Nadeem, S.T. Hussain, and C. Lee, “Flow of a Williamson fluid over a stretching sheet”, Brazilian Journal of Chemical Engineering, 30(3), 619-625 (2013). https://doi.org/10.1590/S0104-66322013000300019
M.J. Babu, and N. Sandeep, “MHD non-Newtonian fluid flow over a slandering stretching sheet in the presence of crossdiffusion effects”, Alexandria Engineering Journal, 55(3), 2193-2201 (2016). https://doi.org/10.1016/j.aej.2016.06.009
M.S. Khan, M.M. Rahman, S.M. Arifuzzaman, P. Biswas, and I. Karim, “Williamson fluid flow behaviour of MHD convective radiative Cattaneo-Christov heat flux type over a linearly stretched-surface with heat generation and thermal-diffusion”, Frontiers in Heat and Mass Transfer, 9(15), 1 (2017). https://nova.newcastle.edu.au/vital/access/manager/Repository/uon:32963
A.R. Bestman, “Natural convection boundary layer with suction and mass transfer in a porous medium”, International Journal of Energy Research, 14(4), 389-396 (1990). https://doi.org/10.1002/er.4440140403
A. Hamid, Hashim, and M. Khan, “Impacts of binary chemical reaction with activation energy on unsteady flow of magneto Williamson nanofluid”, Journal of Molecular Liquids, 262, 435-442 (2018). https://doi.org/10.1016/j.molliq.2018.04.095
S. Anuradha, and K. Sasikala, “MHD free convective flow of a nanofluid over a permeable shrinking sheet with binary chemical reaction and activation energy”, International Journal of Engineering Science Invention, 7(1), 22-30 (2018).
M. Dhlamini, P.K. Kameswaran, P. Sibanda, S. Motsa, and H. Mondal, “Activation energy and binary chemical reaction effects in mixed convective nanofluid flow with convective boundary conditions”, Journal of Computational Design and Engineering, 6(2), 149-158 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jcde.2018.07.002
F.G. Awad, S. Motsa, and M. Khumalo, “Heat and mass transfer in unsteady rotating fluid flow with binary chemical reaction and activation energy”, PLoS One, 9(9), e107622 (2014). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0107622
M. Mustafa, J.A. Khan, T. Hayat, and A. Alsaedi, “Buoyancy effects on the MHD nanofluid flow past a vertical surface with chemical reaction and activation energy”, International Journal of Heat and Mass Transfer, 108, 1340-1346 (2017). https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.01.029
C.-J. Huang, “Arrhenius activation energy effects on free convective about a permeable horizontal cylinder in porous medium”, Transport in Porous Media, 128, 723-740 (2019). https://doi.org/10.1007/s11242-019-01267-1
A. Zaib, M.M. Rashidi, A. Chamkha, and K. Bhattacharyya, “Numerical solution of second law analysis for MHD Casson nanofluid past a wedge with activation energy and binary chemical reaction”, International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow, 27(12), 2816-2834 (2017). https://doi.org/10.1108/HFF-02-2017-0063
M. Monica, J. Sucharitha, and C.H. Kishore, “Effects of exothermic chemical reaction with Arrhenius activation energy, non-uniform heat source/sink on MHD stagnation point flow of a Casson fluid over a nonlinear stretching sheet with variable fluid properties and slip conditions”, Journal of the Nigerian Mathematical Society, 36, 163-190 (2017). https://ojs.ictp.it/jnms/index.php/jnms/article/view/93/27
T. Hayat, I. Ullah, M. Waqas, and A. Alsaedi, “Attributes of activation energy and exponential based heat source in flow of Carreau fluid with cross-diffusion effects,” Journal of Non-Equilibrium Thermodynamics, 44(2), 203-213 (2019). https://doi.org/10.1515/jnet-2018-0049
Z. Shafique, M. Mustafa, and A. Mushtaq, “Boundary layer flow of Maxwell fluid in rotating frame with binary chemical reaction and activation energy,” Results in Physics, 6, 627-633 (2016). https://doi.org/10.1016/j.rinp.2016.09.006
A.M. Spormann, “Unusual swimming behavior of a magnetotactic bacterium”, FEMS Microbiol. Ecol. 3(1), 37-45 (1987). https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.1987.tb02336.x
A. Raees, H. Xu, S.-J. Liao, “Unsteady mixed nanobioconvection flow in a horizontal channel with its upper plate expanding or contracting”, Int. J. Heat Mass Transf. 86, 174-182 (2015). https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.03.003
S. Siddiqa, N. Begum, S. Saleem, M. Hossain, R.S.R. Gorla, “Numerical solutions of nanofluid bioconvection due to gyrotactic microorganisms along a vertical wavy cone”, Int. J. Heat Mass Transf. 101, 608-613 (2016). https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.05.076
A. Abbasi, F. Mabood, W. Farooq, and M. Batool, “Bioconvective flow of viscoelastic nanofluid over a convective rotating stretching disk”, Int. Commun. Heat Mass Transfer, 119, 104921 (2020). https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2020.104921
Y.-M. Chu, M.I. Khan, N.B. Khan, S. Kadry, S.U. Khan, I. Tlili, and M. Nayak, “Significance of activation energy, bioconvection and magnetohydrodynamic in flow of third grade fluid (non-newtonian) towards stretched surface: A buongiorno model analysis”, Int. Commun. Heat Mass Transfer, 118, 104893 (2020). https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2020.104893
O. Makinde, and I. Animasaun, “Bioconvection in MHD nanofluid flow with nonlinear thermal radiation and quartic autocatalysis chemical reaction past an upper surface of a paraboloid of revolution”, Int. J. Therm. Sci. 109, 159-171 (2016). https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2016.06.003
M.B. Henda, H. Waqas, M. Hussain, S.U. Khan, W. Chammam, S.A. Khan, and I. Tlili, “Applications of activation energy along with thermal and exponential space-based heat source in bioconvection assessment of magnetized third grade nanofluid over stretched cylinder/sheet”, Case Studies in Thermal Engineering, 101043, (2021). https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.101043
S. Hussain, M.R. Sharma, M.R. Mishra, and S.S. Alrashidy, “Hydromagnetic dissipative and radiative graphene Maxwell nanofuid flow past a stretched sheet-numerical and statistical analysis”, Mathematics, 8, 1929 (2020). https://doi.org/10.3390/math8111929
I. Dapra, and G. Scarpi, “Perturbation solution for pulsatile flow of a non-Newtonian Williamson fluid in a rock fracture”, Int. J. Rock Mech. Mining Sci. 44, 271-278 (2007). https://doi.org/10.3390/w12051341
Авторське право (c) 2023 Мухаммад Джавад
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).
