Хімічна реакція, електризація, броунівський рух та термофорезний ефект наночастинок міді на поток нанорідини з поверхневим тертям, тепло- та масопереносом
Анотація
У цьому дослідженні досліджується вплив хімічної реакції першого порядку, термофорезу, електризації та броунівського руху на наночастинки Cu у вільному конвективному потоці нанофлюїду повз вертикальну плоску поверхню, з тертям поверхні, тепло- та масообміном. Унікальне поєднання хімічної реакції та ефектів електризації відрізняє це дослідження від попередніх досліджень потоку нанорідини. Використовуючи функції подібності, керуючі PDE потоку перетворюються на систему локально подібних рівнянь. Потім ці рівняння розв’язуються за допомогою функції bvp4c MATLAB, що включає безрозмірні граничні умови. Висновки підтверджуються шляхом порівняння з попередніми дослідженнями. Графічні ілюстрації показують чисельні дослідження профілів концентрації, швидкості та температури у зв’язку з параметром електризації, параметром термофорезу, параметром хімічної реакції та параметром броунівського руху. Результати розрахунків коефіцієнтів теплообміну, масообміну та безрозмірного шкірного тертя подано у вигляді таблиці. Основне відкриття вказує на те, що параметр електризації прискорює передачу тепла, тоді як параметр електризації, параметр броунівського руху та параметр хімічної реакції збільшують швидкість передачі маси від плоскої поверхні до нанорідини. Це вказує на обнадійливий потенціал для охолодження плоских поверхонь у промисловості.
Завантаження
Посилання
J. Buongiorno, “Convective transport in nanofluids,” ASME J. Heat Transf. 128, 240-250 (2006). https://doi.org/10.1115/1.2150834
R.K. Tiwari, and M.K. Das, “Heat transfer augmentation in a two-sided lid-driven differentially heated square cavity utilizing nanofluids,” Int. J. Heat Mass Transf. 50, 2002-2018 (2007). https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2006.09.034
A.V. Kuznetsov, and D.A. Nield, “Natural convective boundary-layer flow of a nanofluid past a vertical plate,” Int. J. Thermal Sci. 49, 243-247 (2010). https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2009.07.015
W.A. Khan, and A. Aziz, “Natural convection flow of a nanofluid over a vertical plate with uniform surface heat flux,” Int. J. Therm. Sci. 50, 1207-1214 (2011). https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2011.02.015
W. Ibrahim, and O.D. Makinde, “The effect of double stratification on boundary-layer flow and heat transfer of nanofluid over a vertical plate,” Computers & Fluids, 86, 433-441 (2013). https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2013.07.029
W.A. Khan, O.D. Makinde, and Z.H. Khan, “MHD boundary layer flow of a nanofluid containing gyrotactic microorganisms past a vertical plate with Navier slip,” International Journal of Heat and Mass Transfer, 74, 285-291 (2014). https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.03.026
S. Ganga, M.Y. Ansari, N.V. Ganesh, and A.K.A. Hakeem, “MHD radiative boundary layer flow of nanofluid past a vertical plate with internal heat generation/absorption, viscous and ohmic dissipation effects,” Journal of the Nigerian Mathematical Society, 34, 181-194 (2015). https://doi.org/10.1016/j.jnnms.2015.04.001
M.K.A. Mohamed, N.A.Z. Noar, M.Z. Salleh, and A. Ishak, “Mathematical model of boundary layer flow over a moving plate in a nanofluid with viscous dissipation,” Journal of Applied Fluid Mechanics, 9(5), 2369-2377 (2016). https://doi.org/10.18869/acadpub.jafm.68.236.25247
M. Goyal, and R. Bhargava, “Simulation of natural convective boundary layer flow of a nanofluid past a convectively heated inclined plate in the presence of magnetic field,” Int. J. Appl. Comput. Math, 4, 63 (2018). https://doi.org/10.1007/s40819-018-0483-0
P. Rana, B. Mahanthesh, J. Mackolil, and W. Al-Kouz, “Nanofluid flow past a vertical plate with nanoparticle aggregation kinematics, thermal slip and significant buoyancy force effects using modified Buongiorno model,” Waves in Random and Complex Media, 34, 3425-3449 (2021). https://doi.org/10.1080/17455030.2021.1977416
S. Dey, S. Mukhopadhyay, and K. Vajravelu, “Nonlinear natural convective nanofluid flow past a vertical plate,” Numerical Heat Transfer, Part A: Applications, 1-23 (2024). https://doi.org/10.1080/10407782.2024.2302966
K. Padmaja, and R.B. Kumar, “Viscous dissipation and chemical reaction effects on MHD nanofluid flow over a vertical plate in a rotating system. ZAMM-J Appl Math Mech. 103(3), e202200471 (2023). https://doi.org/10.1002/zamm.202200471
K. Padmaja, and R.B. Kumar, “Higher order chemical reaction effects on Cu-H2O nanofluid flow over a vertical plate,” Sci. Rep. 12, 17000 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-20155-1
S. Dey, S. Ghosh, and S. Mukhopadhyay, “MHD mixed convection chemically reactive nanofluid flow over a vertical plate in presence of slips and zero nanoparticle flux,” Waves in Random and Complex Media, 1-20 (2023). https://doi.org/10.1080/17455030.2022.2148014
A.K. Pati, A. Misra, and S.K. Mishra, “Effect of electrification of nanoparticles on heat and mass transfer in boundary layer flow of a copper water nanofluid over a stretching cylinder with viscous dissipation,” JP journal of heat and mass transfer, 17(1), 97 117 (2019). http://dx.doi.org/10.17654/HM017010097
S. Panda, A. Misra, S.K. Mishra, and A.K. Pati, “Flow and Heat Transfer Analysis of H2O-Al2O3 Nanofluid Over a Stretching Surface with Electrified Nanoparticles and Viscous Dissipation,” Advances in Dynamical Systems and Applications, 16(2), 1533 1545 (2021).
A.K. Pati, A. Misra, and S.K. Mishra, “Heat and mass transfer analysis on natural convective boundary layer flow of a Cu-Water nanofluid past a vertical flat plate with electrification of nanoparticles,” Advances and Applications in Fluid Mechanics, 23(1), 1 15 (2019). http://dx.doi.org/10.17654/FM023010001
A.K. Pati, A. Misra, and S.K. Mishra, “Effect of electrification of nanoparticles on natural convective boundary layer flow and heat transfer of a Cu-Water nanofluid past a vertical flat plate,” International Journal of Engineering, Science and Mathematics, 6(8), 1254-1264 (2017). https://www.ijmra.us/project%20doc/2017/IJESM_DECEMBER2017_Special_Issue/4553_pdf.pdf
R. Pattnaik, A. Misra, S.K. Mishra, K.K. Pradhan, S. Panda, and A.K. Pati, “Thermal performance analysis of nanofluid past an exponentially stretching surface due to the electrification effect of nanoparticles,” International Journal of Difference Equations (IJDE), 16, 189-203 (2021). https://www.ripublication.com/ijde21/v16n2p02.pdf
A.K. Pati, S. Mishra, A. Misra, and S.K. Mishra, “Heat and mass transport aspects of nanofluid flow towards a vertical flat surface influenced by electrified nanoparticles and electric Reynolds number,” East Eur. J. Phys. (2), 234-241 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-2-22
A.K. Pati, A. Misra, S.K. Mishra, S. Mishra, R. Sahu, and S. Panda, “Computational modelling of heat and mass transfer optimization in copper water nanofluid flow with nanoparticle ionization,” JP Journal of Heat and Mass Transfer, 31, 1-18 (2023). https://doi.org/10.17654/0973576323001
H.F. Oztop, and E. Abunada, “Numerical study of natural convection in partially heated rectangular enclosures filled with nanofluids,” International Journal of Heat Fluid Flow, 29, 1326-1336 (2008). https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2008.04.009
U. Farooq, H. Waqas, A. Bariq, S.K. Elagan, N. Fatima, M. Imran, S.A. Khan, et al., “Local similar solution of magnetized hybrid nanofluid flow due to exponentially stretching/shrinking sheet,” BioNanoSci. 14, 368-379 (2024). https://doi.org/10.1007/s12668-023-01276-x
A. Bejan, Convection Heat Transfer, (Wiley, New York, 1984).
Авторське право (c) 2024 Адітья Кумар Паті, Мадан Мохан Роут, Руну Саху, І. Сіва Рамакоті, Коустава Кумар Панда, Крушна Чандра Сеті
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).
