Числовий аналіз МГД змішаного конвекційного потоку нанорідин Al2O3/H2O (алюміній-вода) у вертикальному квадратному каналі
Анотація
У цій роботі ми розглянули стаціонарну ламінарну магнітогідродинамічну (МГД) змішану конвекцію електропровідної рідини в присутності наночастинок , тоді як вода є основною рідиною у вертикальному квадратному каналі. Стінки воздуховода утеплені. У рівнянні енергії також враховується ефект в'язкої дисипації та джоулева теплота. У цьому випадку на стінках каналу підтримується постійна температура. Використовуючи безрозмірні величини, керівні рівняння імпульсу, індукції та енергії спочатку перетворюються на безрозмірні рівняння, а потім скорочені рівняння розв’язуються за допомогою явного методу кінцевих різниць. Профілі швидкості, температури та індукованого магнітного поля будуються графічно для аналізу впливу різних параметрів потоку. Помічено, що рух нанофлюїду прискорюється зі збільшенням значення магнітного параметра, числа Рейнольдса та числа Прандтля. Сучасні дослідження можуть знайти застосування в багатьох галузях промисловості та охолодження. У цьому дослідженні відзначено його важливість для підвищення ефективності теплопередачі для практичних застосувань, пов’язаних із промисловістю та технікою. Проблеми, які обговорюються в цьому дослідженні, не були включені в попередні дослідження сталого потоку нанофлюїдів через квадратну трубу.
Завантаження
Посилання
S.U.S. Choi, and J.A. Eastman, Enhancing Thermal Conductivity of Fluids with Nanoparticles, in Developments and Applications of Non-Newtonian Flows, edited by. D.A. Singer, and H.P. Wang, Vol. FED 231, (American Society of Mechanical Engineers, New York, 1995), pp. 99-105.
M.M. Doustdar, and M.K. Yekani, “Numerical study of mixed convection of nanofluid in a square duct containing hot obstacles,” Aerospace Mechanics Journal, 12, 67-78 (2016).
M.A. Mansour, R.A. Mohamed, M.M. Abd-Elaziz, and S.E. Ahmed, “Numerical simulation of mixed convection flows in a square duct partially heated from below using nanofluid,” International Communication Heat Mass Transfer, 37, 1504-1512 (2010), https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2010.09.004
B. Ghasemi, and S.M. Aminossadati, “Mixed convection in a square duct filled with nanofluids,” International Commun. Heat Mass Transfer, 37, 1142-1148 (2010), https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2010.06.020
E. Abu-Nada, and H.F. Oztop, “Effects of inclination angle on natural convection in enclosures filled with Cu/water nanofluid”, International Journal Heat Fluid Flow, 30, 669-678 (2009), https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2009.02.001
E.M. Hemmat, M. Akbari, and A. Karimipour, “Mixed convection in a square duct with an inside hot obstacle filled by an Al2O3/water nanofluid,” Journal Applied Mechanics Technology Physics, 56, 443-453 (2015), https://doi.org/10.1134/S0021894415030141
M.K. Moallemi, and K.S. Jang, “Prandtl number effects on laminar mixed convection heat transfer in a lid-driven cavity,” International Journal of Heat Mass Transfer, 35, 1881-1892 (1992), https://doi.org/10.1016/0017-9310(92)90191-T
O. Aydin, and W.J. Yang, “Mixed convection in cavities with a locally heated lower wall and moving sidewalls,” Numerical Heat Transfer: Part A: Applications, 37, 695-710 (2000), https://doi.org/10.1080/104077800274037
H.F. Oztop, and I. Dagtekin, “Mixed convection in square duct differentially heated square cavity,” International Journal of Heat and Mass Transfer, 47, 1761-1769 (2004), https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2003.10.016
K.V. Wong, and O. De Leon, “Applications of Nanofluids: Current and Future,” Advances in Mechanical Engineering, Article ID 519659, (2010), https://doi.org/10.1155/2010/519659
Y. Li, H.-Q. Xie, W. Yu, and J. Li, “Investigation on Heat Transfer Performances of Nanofluids in Solar Collector,” Materials Science Forum, 694, 33-36 (2011). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.694.33
T. Yousefi, F. Veysi, E. Shojaeizadeh, and S. Zinadini, “An experimental investigation on the effect of Al_2 O_3/Water nanofluid on the efficiency of solar flat plate collectors,” Renewable Energy, 39(1), 293 298 (2011), https://doi.org/10.1016/j.renene.2011.08.056
R.A. Taylor, P.E. Phelan, T. Otanicar, C.A. Walker, M. Nguyen, S. Trimble, and R. Prasher, “Applicability of Nanofluids in High Flux Solar Collectors,” Journal of Renewable and Sustainable Energy, 3(2), 023104 (2011), http://dx.doi.org/10.1063/1.3571565
B.C. Pak, and Y.I. Cho, “Hyrodynamic and heat transfer study of dispersed fluids with submicron metallic oxide particle,” Exp. Heat Transfer, 11, 151 (1998), https://doi.org/10.1080/08916159808946559
W. Yu, and S.U.S. Choi, “The role of interfacial layers in the enhanced thermal conductivity of nanofluids; a renovated Maxwell model,” Journal Nanoparticles Res. 5, 167-171 (2003), https://doi.org/10.1023/A:1024438603801
Y. Xuan, and W. Roetzel, “Conceptions for heat transfer correlation of nanofluids,” International Journal Heat Mass Transfer, 43, 3701-3707 (2000), http://dx.doi.org/10.1016/S0017-9310(99)00369-5
J. Rahimah, R. Nazar, and I. Pop, “Magnetohydrodynamic boundary layer flow and heat transfer of nanofluids past a bidirectional exponential permeable stretching/shrinking sheet with viscous dissipation effect,” Journal Heat Transfer, 141, 012406 (2019), https://doi.org/10.1115/1.4041800
T.-C. Hung, and W.-M. Yan, “Enhancement of thermal performance in double-layered microchannel heat sink with nanofluids,” International Journal Heat Mass Transfer, 55, 3225-3238 (2012), https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2012.02.057
M. Sheikhpour, M. Arabi, A. Kasaeian, A.R. Rabei, and Z. Taherian, “Role of nanofluids in drug delivery and biomedical technology: methods and applications,” Nanotechnol. Sci. Appl. 13, 47 (2020), https://doi.org/10.2147%2FNSA.S260374
S.D. Majumder, and A. Das, “A short review of organic nanofluids: preparation, surfactants, and applications,” Front. Mater. 8, 630182 (2021), https://doi.org/10.3389/fmats.2021.630182
M.S. Dehaj, M. Rezaeian, and D. Mousavi, S. Shamsi, and M. Salarmofrad, “Efficiency of the parabolic through solar collector using NiFe_2 O_4/water nanofluid and U-tube,” Journal Taiwan Inst. Chem. Eng. 120, 136-149 (2021), https://doi.org/10.1016/j.jtice.2021.02.029
R. Sivaraj, and S. Banerjee, “Transport properties of non-Newtonian nanofluids and applications,” The European Physical Journal Special Topics, 230, 1167-1171 (2021), https://doi.org/10.1140/epjs/s11734-021-00031-1
T. Thumma, A. Wakif, and I.L. Animasaun, “Generalized differential quadrature analysis of unsteady three-dimensional MHD radiating dissipative Casson fluid conveying tiny particles,” Heat Transfer, 49(5), 2595-2626 (2020), https://doi.org/10.1002/htj.21736
S. Lahmar, M. Kezzar, M.R. Eid, and M.R. Sari, “Heat transfer of squeezing unsteady nanofluid flow under the effects of an inclined magnetic field and variable thermal conductivity,” Physica A, 540, 123-138 (2020), https://doi.org/10.1016/j.physa.2019.123138
N.C. Roşca, and I. Pop, “Hybrid nanofluids flows determined by a permeable power-Law stretching/shrinking sheet modulated by orthogonal surface shear,” Entropy, 23(7), 813 (2021), https://doi.org/10.3390/e23070813
F. Selimefendigil, and H.F. Oztop, “Thermal management and modeling of forced convection and entropy generation in a vented cavity by simultaneous use of a curved porous layer and magnetic field,” Entropy, 23(2), 152 (2021), https://doi.org/10.3390/e23020152
W. Jamshed, “Numerical investigation of MHD impact on Maxwell nanofluid,” International Commun. Hear. Mass Transfer, 120, 104973 (2021), https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2020.104973
W. Jamshed, K.S. Nisar, and R.W. Ibrahim, “Computational frame work of Cattaneo-Chritov heat flux effects on Engine Oil based Williamson hybrid nanofluids: a thermal case study,” Case Stud. Therm. Eng. 26, 101179 (2021), https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.101179
W. Jamshed, “Thermal augmentation in solar aircraft using tangent hyperbolic hybrid nanofluid: a solar energy application,” Energy Environ. 33(6), 1-44 (2021), https://doi.org/10.1177/0958305X211036671
S. Rao, and P. Deka, “A Numerical Study on Unsteady MHD Williamson Nanofluid Flow past a Permeable Moving Cylinder in the presence of Thermal Radiation and Chemical Reaction,” Biointerface Research in Applied Chemistry, 13(5), 1-19 (2023), https://biointerfaceresearch.com/wp-content/uploads/2023/01/BRIAC135.436.pdf
S. Rao, and P. Deka, “A Numerical Study on Heat Transfer for MHD Flow of Radiative Casson Nanofluid Over a Porous Stretching Sheet,” Latin American Applied Research – an International Journal, 53(2), 129-136 (2023), https://doi.org/10.52292/j.laar.2023.950
T.A. Yusuf, R.N. Kumar, R.J.P. Gowda, and U.D. Akpan, “Entropy generation on flow and heat transfer of a reactive MHD Sisko fluid through inclined walls with porous medium,” Int. J. Ambient Energy, 43(1), 6307-6316 (2022), https://doi.org/10.1080/01430750.2021.2013941
H.K. Hamzah, F.H. Ali, and M. Hatami, “MHD mixed convection and entropy generation of CNT-water nanofluid in a wavy lid-driven porous enclosure at different boundary conditions.” Sci. Rep. 12, 2881 (2022), https://doi.org/10.1038/s41598-022-06957-3
W.U. Khan, M. Awais, N. Parveen, A. Ali, S.E. Awan, M.Y. Malik, and Y. He, “Analytical Assessment of (Al2O3-Ag/H2O) Hybrid Nanofluid Influenced by Induced Magnetic Field for Second Law Analysis with Mixed Convection,” Viscous Dissipation and Heat Generation, Coatings, 11, 498 (2021), https://doi.org/10.1038/s41598-022-06957-3
S. Ahmed, and I. Pop, “Mixed convection boundary layer flow from a vertical flat plate embedded in a porous medium filled with nano-fluids,” Int. Commun. Heat Mass Transf. 37, 987-999 (2010), https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2010.06.004
A. Malvandi, and D.D. Ganji, “Mixed convection of alumina-water nanofluid inside a concentric annulus considering nanoparticle migration,” Particulogy, 24, 113-122 (2016), https://doi.org/10.18869/acadpub.jafm.68.236.25641
T. Tayebi, and A.J. Chamkha, “Magnetohydrodynamic Natural Convection Heat Transfer of Hybrid Nanofluid in a Square Enclosure in the Presence of a Wavy Circular Conductive Cylinder,” Journal Therm. Sci. Eng. Appl. 12(3), 031009 (2020), https://doi.org/10.1115/1.4044857
Z. Shah, P. Kumam, and W. Deebani, “Radiative MHD Casson Nanofluid Flow with Activation energy and chemical reaction over past nonlinearly stretching surface through Entropy generation,” Sci. 10(1), 1-14 (2020), https://doi.org/10.1038/s41598-020-61125-9
V. Rajesh, M. Srilatha, and A.J. Chamkha, “Hydromagnetic effects on hybrid nanofluid Cu-Al2O3/Water flow with convective heat transfer due to a stretching sheet,” Journal Nanofluids, 9(4), 293-301 (2020), https://doi.org/10.1166/jon.2020.1755
S. Molli, and K. Naikoti, “MHD Natural Convective Flow of Cu-Water Nanofluid over a Past Infinite Vertical Plate with the Presence of Time Dependent Boundary Condition,” International Journal Thermofluid Sci. Technol. 7(4), 1-15 (2020), https://doi.org/10.36963/IJTST.2020070404
N.S. Khashi’ie, N.M. Arifin, I. Pop, and N.S. Wahid, “Flow and heat transfer of hybrid nanofluid over a permeable shrinking cylinder with Joule heating: A comparative analysis,” Alexandria Eng. Journal, 59(3), 1787-1798 (2020), https://doi.org/10.1016/j.aej.2020.04.048
W. Alghamdi, T. Gul, M. Nullah, A. Rehman, S. Nasir, A. Saeed, and E. Bonyah, “Boundary layer stagnation point flow of the Casson hybrid nanofluid over an unsteady stretching surface,” AIP Adv. 11(1), 015016 (2021), https://doi.org/10.1063/5.0036232
M. Shahzad, M. Ali, F. Sultan, WA. Khan, and Z. Hussain, “Computational investigation of magneto-cross fluid flow with multiple slip along wedge and chemically reactive species”, Results Phys. 16, 102972 (2020), https://doi.org/10.1016/j.rinp
N. Ibrar, M.G. Reddy, S.A. Shehzad, P. Sreenivasulu, and T. Poornima, “Interaction of single and multi-walls carbon nanotubes in magnetized-nano casson fluid over radiated horizontal needle,” SN Appl. Sci. 2, 677 (2020), https://doi.org/10.1007/s42452-020-2523-8
L.A. Lund, Z. Omar, J. Raja, I. Khan, and E.M. Sherif, “Effects of Stefan blowing and slip conditions on unsteady MHD casson nanofluid flow over an unsteady shrinking sheet: dual solutions,” Symmetry, 12, 487 (2020), https://doi.org/10.3390/sym12030487
S. Rao, and P. Deka, A Numerical investigation on Transport Phenomena in a Nanofluid Under the Transverse Magnetic Field Over a Stretching Plate Associated with Solar Radiation. Nonlinear Dynamics and Applications, 2022, 473-492, https://doi.org/10.1007/978-3-030-99792-2_39
S. Rao, and P. Deka, “A numerical solution using EFDM for unsteady MHD radiative Casson nanofluid flow over a porous stretching sheet with stability analysis,” Heat Transfer, 51(8), 8020-8042 (2022), https://doi.org/10.1002/htj.22679
H.C. Brinkman, “The viscosity of concentrated suspensions and solutions,” J. Chem. Phys. 20, 571-581 (1952), https://doi.org/10.1063/1.1700493
W.A. Khan, M. Ali, F. Sultan, M. Shahzad, M. Khan, and M. Irfan, “Numerical interpretation of autocatalysis chemical reaction for nonlinear radiative 3D flow of Cross magnetofluid,” Pramana J. Phys. 92, 16 (2019), https://doi.org/10.1007/s12043-018-1678-y
J.A. Maxwell, Treatise on Electricity and Magnetism, second ed. (Oxford University Press, Cambridge, 2010).
K. Khanafer, K. Vafai, and M. Lightsone, “Buoyancy-driven heat transfer enhancement in a two-dimensional enclosure utilizing nanofluids,” Int. J. Heat Mass. Transf. 46, 3639-3653 (2003), https://doi.org/10.1016/S0017-9310(03)00156-X
Авторське право (c) 2023 Бішну Рам Дас, П.Н. Дека, Шива Рао
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).
