Дослідження впливу гравітаційної модуляції на слабонелінійну магнітоконвекцію в шарі нанорідіни, що нерівномірно обертається
Анотація
В цій роботі досліджується вплив гравітаційної модуляції на слабонелінійну магнітоконвекцію в шарі нанорідіни, що нерівномірно обертається. Отримано основні рівняння для декартової апроксимації течії Куетта з використанням наближення Бусінеска та гравітаційної модуляції. Слабонелінійний режим аналізується методом збурень за малим параметром надкритичності числа Релея з урахуванням ефектів броунівського руху та термофорезу у шарі нанорідіни. Тепломасоперенос оцінюється в термінах кінцевих амплітуд і розраховується за числами Нуссельта для рідини та об'ємної концентрації наночастинок. Отримані дані показують, що гравітаційна модуляція, нерівномірне обертання та відмінності в об'ємній концентрації наночастинок на межах шарів можуть ефективно управляти тепломасопереносом. Крім того, негативний профіль обертання має ефект дестабілізації. Дослідження показує, що модульована система передає більше тепла та маси, ніж немодульована система.
Завантаження
Посилання
S.U.S. Choi, ''Enhancing Thermal Conductivity of Fluids with Nanoparticles,'' In: D. A. Siginer and H. P. Wang, Eds., Developments and Applications of Non-Newtonian Flows, ASME, New York, Vol. 66, 1995, pp. 99-105.
J. Buongiorno. ''Convective Transport in Nanofluids,'' J. Heat Trans. 128, 240-250 (2006). https://doi.org/10.1115/1.2150834
D. Tzou. ''Thermal instability of nanofluids in natural convection,'' Int. J. Heat Mass Transf. 51, 2967-2979 (2008). https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2007.09.014
J. Buongiorno and W. Hu. ''Nanofluid coolants for advanced nuclear power plants.'' Proceedings of ICAPP. Vol. 5. No. 5705. 2005.
D. A. Nield, and A. V. Kuznetsov. ''Thermal instability in a porous medium layer saturated by a nanofluid,'' Int. J. Heat Mass Transfer, 52, 5796-5801 (2009), https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2009.07.023
G. Venezian. ''Effect of modulation on the onset of thermal convection,'' J. Fluid Mech. 35, 243-254 (1969). https://doi.org/10.1017/S0022112069001091
P. K. Bhatia and B. S. Bhadauria. ''Effect of Modulation on Thermal Convection Instability,'' Z. Naturforsch. 55a, 957-966 (2000). https://doi.org/10.1515/zna-2000-11-1222
P. M. Gresho, R. Sani. ''The effects of gravity modulation on the stability of a heated fluid layer,'' J. Fluid Mech. 40, 783-806 (1970). https://doi.org/10.1017/S0022112070000447
J. K. Bhattacharjee. '' Rotating Rayleigh-Benard convection with modulation,'' J. Phy. A: Math. Gen. 22, L1135-L1189 (1989). https://doi.org/10.1088/0305-4470/22/24/001
S. Aniss, M. Belhaq, and M. Souhar. ''Effects of a Magnetic Modulation on the Stability of a Magnetic Liquid Layer Heated from Above,'' J. Heat Transfer 123, 428-433 (2001), https://doi.org/10.1115/1.1370501
B. S. Bhadauria, and Palle Kiran. ''Nonlinear thermal Darcy convection in a nanofluid saturated porous medium under gravity modulation,'' Advanced Science Letters 20, 903-910 (2014). https://doi.org/10.1166/asl.2014.5466
B. S. Bhadauria, Palle Kiran, and M. Belhaq. ''Nonlinear thermal convection in a layer of nanofluid under g-jitter and internal heating effects,'' In MATEC Web of Conferences, 16, 09003 EDP Sciences, 2014. https://doi.org/10.1051/matecconf/20141609003
P. Kiran. ''Nonlinear thermal convection in a viscoelastic nanofluid saturated porous medium under gravity modulation,'' Ain Shams Engineering Journal 7, 639-651 (2016). https://doi.org/10.1016/j.asej.2015.06.005
P. Kiran, B. S. Bhadauria, V. Kumar. ''Thermal convection in a nanofluid saturated porous medium with internal heating and gravity modulation,'' J. Nanofluids. 5, 328-339 (2016). https://doi.org/10.1166/jon.2016.1220
P. Kiran, Y. Narasimhulu. ''Centrifugally driven convection in a nanofluid saturated rotating porous medium with modulation,'' J. Nanofluids. 6, 513-523 (2017). https://doi.org/10.1166/jon.2017.1333
P. Kiran, Y. Narasimhulu. ''Internal heating and thermal modulation effects on chaotic convection in a porous medium,'' J. Nanofluids. ;7, 544-555 (2018). https://doi.org/10.1166/jon.2018.1462
P. Kiran, B. S. Bhadauria, R. Roslan. ''The effect of throughflow on weakly nonlinear convection in a viscoelastic saturated porous medium,'' J. Nanofluids. 9, 36-46 (2020). https://doi.org/10.1166/jon.2020.1724
P. Kiran. ''Gravity modulation effect on weakly nonlinear thermal convection in a fluid layer bounded by rigid boundaries,'' Int. J. Nonlinear Sci. Num. Simul. 2021. https://doi.org/10.1515/ijnsns-2021-0054
P. Kiran. ''Nonlinear throughflow and internal heating effects on vibrating porous medium,'' Alex. Eng. J. 55, 757-767 (2016). http://dx.doi.org/10.1016/j.aej.2016.01.012
P. Kiran. ''Throughflow and gravity modulation effects on heat transport in a porous medium,'' J. Appl. Fluid Mech. 9, 1105-1113 (2016). https://doi.org/10.18869/acadpub.jafm.68.228.24682
P. Kiran, S. H. Manjula, and R. Roslan. ''Weak nonlinear analysis of nanofluid convection with g-jitter using the Ginzburg-Landau model,'' Open Physics 20, 1283-1294 (2022). https://doi.org/10.1515/phys-2022-0217
S. H. Manjula, Palle Kiran, and S. N. Gaikwad. ''Study of Heat and Mass Transfer in a Rotating Nanofluid Layer Under Gravity Modulation,'' J. Nanofluids 12, 842-852 (2023). https://doi.org/10.1166/jon.2023.1971
S. Chandrasekhar, ''On the stability of the simplest solution of the equations of hydromagnetics,'' Proc. Natl Acad. Sci. USA 42, 273-276 (1956).
E. P. Velikhov, ''Stability of an ideally conducting liquid flowing between cylinders rotating in a magnetic field,'' Soviet Physics Jetp. 36, 995-998 (1959).
M. I. Kopp, A. V. Tour, and V. V. Yanovsky. ''Magnetic Convection in a Nonuniformly Rotating Electroconducting Medium,'' JETP 127, 1173-1196 (2018). http://dx.doi.org/10.1134/S106377611812018X
M. I. Kopp, A. V. Tour, and V. V. Yanovsky, ''Magnetic Convection in a Nonuniformly Rotating Electroconducting Medium under the Action of External Magnetic Field Modulation,'' JETP 130, 759-782 (2020). https://doi.org/10.1134/S1063776120050052
M. I. Kopp, A. V. Tur, V. V. Yanovsky. ''Magnetic convection in a nonuniformly rotating electrically conductive medium in an external spiral magnetic field,'' Fluid Dyn. Res. 53, 015509 (2021). https://doi.org/10.1088/1873-7005/abd8dc
M. I. Kopp, A. V. Tour, and V. V. Yanovsky, ''Hydromagnetic Instabilities in a Nonuniformly Rotating Layer of an Electrically Conducting Nanofluid,'' JETP 132, 960-984 (2021). https://doi.org/10.1134/S1063776121050113
M. I. Kopp, A. V. Tur, V. V. Yanovsky. ''Chaotic magnetoconvection in a non-uniformly rotating electroconductive fluids,'' Problems of Atomic Science and Technology 4, 230-234 (2018). https://arxiv.org/abs/1805.11894
M. I. Kopp, A. V. Tur, V. V. Yanovsky. ''Instabilites in the Non-uniformly Rotating Medium with Temperature Stratification in the External Magnetic Field,'' East Eur. J. Phys. 1, 4-33 (2019). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2020-1-01
M. I. Kopp, A. V. Tur, V. V. Yanovsky. ''Weakly Nonlinear Magnetic Convection in a Nonuniformly Rotating Electrically Conductive Medium Under the Action of Modulation of External Fields,'' East Eur. J. Phys. 2, 5-37 (2020). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2020-2-01
R. Haberman, Elementary Applied Partial Differential Equations with Fourier Series and Boundary Value Problems, 4th ed., Prentice-Hall, Inc., 2004.
D. A. Nield, A. V, Kuznetsov. ''The onset of convection in a horizontal nanofluid layer of finite depth,'' Eur. J. Mech. B/Fluids 29, 217-223 (2010). https://doi.org/10.1016/j.euromechflu.2010.02.003
R. Chand. ''Thermal instability of rotating nanofluid,'' Int. J. Appl. Math. Mech. 9, 70-90 (2013).
U. Gupta, J. Ahuja, R. K. Wanchoo. ''Magneto convection in a nanofluid layer,'' Int. J. Heat Mass Transf. 64, 1163-1171 (2013). https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2013.05.035
D. Yadav, R. Bhargava, G. S. Agrawal. ''Thermal instability in a nanofluid layer with a vertical magnetic field,'' J. Eng. Math. 80, 147-164 (2013). https://doi.org/10.1007/s10665-012-9598-1
S. H. Manjula, G. Kavitha, P. Kiran. ''Ginzburg Landau Model for Nanofluid Convection in the Presence of Time Periodic Plate Modulation,'' CFD Letters 15, 64-79 (2023). https://doi.org/10.37934/cfdl.15.4.6479
N. L. Aleng, N. Bachok, N. M. Arifin. ''Flow and Heat Transfer of a Nanofluid over an Exponentially Shrinking Sheet,'' Indian J. Sci. Technol. 8, 1-6 (2015). https://doi.org/10.17485/ijst/2015/v8i31/87246
A. Alam, D. N. K. Marwat, A. Ali. ''Flow of nano-fluid over a sheet of variable thickness with non-uniform stretching (shrinking) and porous velocities,'' Adv. Mech. Eng. 13, 1-16 (2021). https://doi.org/10.1177/16878140211012913
B. S. Bhadauria, S. Agarwal. ''Natural convection in a nanofluid saturated rotating porous layer: a nonlinear study,'' Transp. Porous Med. 87, 585-602 (2011). https://doi.org/10.1007/s11242-010-9702-9
Авторське право (c) 2023 Михайло Й. Копп, Володимир В. Яновський
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).
