Чисельне дослідження потрійної гібридної МГД нанорідини (Cu-Al2O3-TiO2/H2O) за наявності теплової стратифікації та випромінювання через вертикально розтягнутий циліндр у пористому середовищі
Анотація
Основною метою цього дослідження є дослідження впливу термічної стратифікації на магнітогідродинамічний (МГД) потік нано-, гібридних і потрійних гібридних нанофлюїдів на водній основі, коли вони проходять повз вертикально розтягнутий циліндр у пористому середовищі. Наночастинки Cu, Al2O3 і TiO2 суспендовані в базовій рідині H2O, що призводить до утворення потрійної гібридної нанорідини Cu + Al2O3 + TiO2/H2O. Використання відповідної змінної подібності було використано для спрощення рівнянь граничного шару, які керують потоком і перетворюють пов’язані нелінійні диференціальні рівняння в частинних похідних у набір нелінійних звичайних диференціальних рівнянь. Числові результати обчислюються за допомогою 3-етапного підходу Lobatto IIIa, спеціально реалізованого Bvp4c у MATLAB. У цьому дослідженні представлено графічний і числовий аналіз впливу різних безрозмірних параметрів, таких як число Прандтля, параметр випромінювання, параметр джерела тепла/стоку, магнітний параметр, параметр пористості, параметр кривизни, параметр термічної стратифікації та параметр теплової плавучості. , від швидкості, температури, коефіцієнта поверхневого тертя та числа Нуссельта. Вплив цих параметрів візуально зображено на графіках і кількісно представлено в таблицях. Потрійна гібридна нанофлюїд має вищу швидкість теплопередачі, ніж гібридна нанофлюїд, а гібридна нанофлюїд має вищу швидкість теплопередачі, ніж звичайні нанофлюїди.
Завантаження
Посилання
S.U.S. Choi, and J.A. Eastman, Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles, Technical report, (Argonne National Lab. Argonne, IL, United States, 1995).
S. Das, and R.N. Jana, ”Natural convective magneto-nanofluid flow and radiative heat transfer past a moving vertical plate,” Alexandria Engineering Journal, 54(1), 55–64 (2015). https://doi.org/10.1016/j.aej.2015.01.001
S. Das, R.N. Jana, and O.D. Makinde, ”Transient natural convection in a vertical channel filled with nanofluids in the presence of thermal radiation,” Alexandria Engineering Journal, 55(1), 253–262 (2016). https://doi.org/10.1016/j.aej.2015.10.013
M.M. Rashidi, E. Momoniat, M. Ferdows, and A. Basiriparsa, ”Lie group solution for free convective flow of a nanofluid past a chemically reacting horizontal plate in a porous media,” Mathematical Problems in Engineering, 2014, 239082 2014. https://doi.org/10.1155/2014/239082
M.H. Abolbashari, N. Freidoonimehr, F. Nazari, and M.M. Rashidi, ”Entropy analysis for an unsteady mhd flow past a stretching permeable surface in nano-fluid,’ Powder Technology, 267, 256–267 2014. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2014.07.028
T.G. Motsumi, and O.D. Makinde, ”Effects of thermal radiation and viscous dissipation on boundary layer flow of nanofluids over a permeable moving flat plate,” Physica Scripta, 86(4), 045003 (2012). https://doi.org/10.1088/0031-8949/86/04/045003
M. Turkyilmazoglu, ”Exact analytical solutions for heat and mass transfer of mhd slip flow in nanofluids,” Chemical Engineering Science, 84, 182–187 (2012). https://doi.org/10.1016/j.ces.2012.08.029
M. Sheikholeslami, M.G. Bandpy, R. Ellahi, and A. Zeeshan, ”Simulation of mhd cuo–water nanofluid flow and convective heat transfer considering lorentz forces,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 369, 69–80 (2014). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2014.06.017
N. Sandeep, and M.G. Reddy, ”Heat transfer of nonlinear radiative magnetohydrodynamic cu-water nanofluid flow over two different geometries,” Journal of Molecular Liquids, 225, 87–94 (2017). https://doi.org/10.1016/j.molliq.2016.11.026
P.C. Reddy, M.C. Raju, and G.S.S. Raju, ”Free convective heat and mass transfer flow of heat-generating nanofluids past a vertical moving porous plate in a conducting field,” Special Topics and Reviews in Porous Media: An International Journal, 7(2), 161-180 (2016). https://doi.org/10.1615/SpecialTopicsRevPorousMedia.2016016973
B. Mahanthesh, B.J. Gireesha, and R.S.R. Gorla, ”Heat and mass transfer effects on the mixed convective flow of chemically reacting nanofluid past a moving/stationary vertical plate,” Alexandria engineering journal, 55(1), 569–581 (2016). https://doi.org/10.1016/j.aej.2016.01.022
S.P. Jeevandhar, V. Kedla, N. Gullapalli, and S.K. Thavada, ”Natural convective effects on mhd boundary layer nanofluid flow over an exponentially accelerating vertical plate,” Biointerface Research in Applied Chemistry, 11(6), 13790–13805 (2021). https://doi.org/10.33263/BRIAC116.1379013805
C.-Y. Cheng, ”Double-diffusive natural convection along a vertical wavy truncated cone in non-newtonian fluid saturated porous media with thermal and mass stratification,” International Communications in Heat and Mass Transfer, 35(8), 985–990 (2008). https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2008.04.007
C.-Y. Cheng, ”Combined heat and mass transfer in natural convection flow from a vertical wavy surface in a powerlaw fluid saturated porous medium with thermal and mass stratification,” International Communications in Heat and Mass Transfer, 36(4), 351–356 (2009). https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2009.01.003
A. Paul, and R.K. Deka, et al., ”Unsteady natural convection flow past an infinite cylinder with thermal and mass stratification,” Int. J. Eng. Math. 2017, 8410691 (2017). https://doi.org/10.1155/2017/8410691
R.S. Nath, and R.K. Deka, ”The effect of thermal stratification on flow past an infinite vertical plate in presence of chemical reaction,” East European Journal of Physics, 3, 223–232 (2023). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-3-19
N. Kalita, R.K. Deka, and R.S. Nath, ”Unsteady flow past an accelerated vertical plate with variable temperature in presence of thermal stratification and chemical reaction,” East European Journal of Physics, 3, 441–450 (2023). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-3-49
R.S. Nath, R.K. Deka, and H. Kumar, ”The Effect of Thermal Stratification on Unsteady Parabolic Flow past an Infinite Vertical Plate with Chemical Reaction,” East European Journal of Physics, 4, 77-86 (2023) https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-4-08
A. Paul, J.M. Nath, and T.K. Das, ”An investigation of the MHD Cu-Al2O/H2O hybrid-nanofluid in a porous medium across a vertically stretching cylinder incorporating thermal stratification impact,” Journal of Thermal Engineering, 9(3), 799-810 (2023). https://doi.org/10.18186/thermal.1300847
N. Shanmugapriyan, and S. Jakeer, ”Biomedical aspects of entropy generation on MHD flow of TiO2-Ag/blood hybrid nanofluid in a porous cylinder,” Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, 14, 1–18 (2023). https://doi.org/10.1080/10255842.2023.2245520
S. Suneetha, L.Wahidunnisa, S.R.R. Reddy, and P.B.A. Reddy, ”Entropy generation on the variable electric field and emhd swcnt-blood nanofluid with melting/non-melting heat transfer,” Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering, 237(6), 2314-2322 (2022). https://doi.org/10.1177/09544089221140223
S. Jakeer, P.B.A. Reddy, A.M. Rashad, and H.A. Nabwey, ”Impact of heated obstacle position on magneto-hybrid nanofluid flow in a lid-driven porous cavity with Cattaneo-Christov heat flux pattern,” Alexandria Engineering Journal, 60(1), 821–835 (2021). https://doi.org/10.1016/j.aej.2020.10.011
J. Shaik, B.A.R. Polu, M.M. Ahmed, and R.A. Mohamed, ”Characteristics of moving hot block and non-fourier heat flux model on sinusoidal wavy cavity filled with hybrid nanofluid,” The European Physical Journal Plus, 137(1), 131 (2022). https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-022-02361-y
P. Rana, and A. Kumar, ”Nonlinear buoyancy driven flow of hybrid nanoliquid past a spinning cylinder with quadratic thermal radiation,” International Communications in Heat and Mass Transfer, 139, 106439 (2022). https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2022.106439
S. Jakeer, S.R.R. Reddy, A.M. Rashad, M.L. Rupa, and C. Manjula, ”Nonlinear analysis of Darcy-Forchheimer flow in EMHD ternary hybrid nanofluid (Cu-CNT-Ti/water) with radiation effect,” Forces in Mechanics, 10, 100177 (2023). https://doi.org/10.1016/j.finmec.2023.100177
S. Nasir, S. Sirisubtawee, P. Juntharee, A.S. Berrouk, S. Mukhtar, and T. Gul, ”Heat transport study of ternary hybrid nanofluid flow under magnetic dipole together with nonlinear thermal radiation,” Applied Nanoscience, 12(9), 2777–2788 (2022). https://doi.org/10.1007/s13204-022-02583-7
K.A.M. Alharbi, A.El-Sayed Ahmed, M.O. Sidi, N.A. Ahammad, A. Mohamed, M.A. El-Shorbagy, et al., ”Computational valuation of Darcy ternary-hybrid nanofluid flow across an extending cylinder with induction effects,” Micromachines, 13(4), 588 (2022). https://doi.org/10.3390/mi13040588
M. Shanmugapriya, R. Sundareswaran, P.S. Kumar, and G. Rangasamy, ”Impact of nanoparticle shape in enhancing heat transfer of magnetized ternary hybrid nanofluid,” Sustainable Energy Technologies and Assessments, 53, 102700 (2022). https://doi.org/10.1016/j.seta.2022.102700
M. Arif, P. Kumam, W. Kumam, and Z. Mostafa, ”Heat transfer analysis of radiator using different shaped nanoparticles water-based ternary hybrid nanofluid with applications: A fractional model,” Case Studies in Thermal Engineering, 31, 101837 (2022). https://doi.org/10.1016/j.csite.2022.101837
P.M. Patil, B. Goudar, and M.A. Sheremet, ”Tangent hyperbolic ternary hybrid nanofluid flow over a roughyawed cylinder due to impulsive motion,” Journal of Taibah University for Science, 17(1), 2199664 (2023). https://doi.org/10.1080/16583655.2023.2199664
Z. Mahmood, Z. Iqbal, M.A. Alyami, B. Alqahtani, M.F. Yassen, and U. Khan, ”Influence of suction and heat source on mhd stagnation point flow of ternary hybrid nanofluid over convectively heated stretching/shrinking cylinder,” Advances in Mechanical Engineering, 14(9), (2022). https://doi.org/10.1177/16878132221126278
W. Cao, I. Animasaun, S.-J. Yook, V.A. Oladipupo, and X. Ji, ”Simulation of the dynamics of colloidal mixture of water with various nanoparticles at different levels of partial slip: Ternary-hybrid nanofluid,” International Communications in Heat and Mass Transfer, 135, 106069 (2022). https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2022.106069
L.F. Shampine, J. Kierzenka, and M.W. Reichelt, Solving boundary value problems for ordinary differential equations in Matlab with bvp4c. Tutorial notes, (2000). https://classes.engineering.wustl.edu/che512/bvp_paper.pdf
J. Kierzenka, and L.F. Shampine, ”A bvp solver based on residual control and the Maltab pse,” ACM Transactions on Mathematical Software, 27(3), 299–316 (2001). https://doi.org/10.1145/502800.502801
S Rosseland, Astrophysik und atom-theoretische Grundlagen, (Springer-Verlag, Berlin, 1931). [36] N.P. Hale, A sixth-order extension to the matlab bvp4c software of j. kierzenka and l. shampine, (Department of Mathematics, Imperial College London, 2006).
I. Waini, A. Ishak, and I. Pop, ”Mixed convection flow over an exponentially stretching/shrinking vertical surface in a hybrid nanofluid,” Alexandria Engineering Journal, 59(3), 1881–1891 (2020). https://doi.org/10.1016/j.aej.2020.05.030
Авторське право (c) 2024 Рупам Шанкар Нат, Рудра Канта Дека
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).
