Вплив анiзотропної проникностi на мiкрополярну динамiку рiдини та теплоперенос у пористих каналах
Анотація
У поточному дослiдженнi вивчається динамiка рiдин та характеристики теплопередачi мiкрополярних рiдин у каналi, заповненому анiзотропним пористим середовищем. Керiвнi рiвняння для профiлiв потоку рiдини, мiкрообертання та температури розв’язуються чисельно за допомогою методу спектральної квазiлiнеаризацiї (SQLM). Дослiдження вивчає вплив рiзних ключових параметрiв, таких як коефiцiєнт анiзотропної проникностi, анiзотропний кут, число Дарсi, число Рейнольдса, число Брiнкмана, число Прандтля та число зв’язку. Ключовi висновки вказують на те, що коефiцiєнт анiзотропної проникностi та анiзотропний кут значно впливають на потiк рiдини та розподiл тепла, при цьому пiдвищена анiзотропiя призводить до посиленого мiкрообертання та температури, хоча й зi зниженою швидкiстю в центрi каналу. Вищi числа Дарсi призводять до менш обмеженого потоку, збiльшення швидкостi та зменшення ефектiв мiкрообертання, тодi як збiльшення числа сполучення
сприяє бiльш рiвномiрному температурному профiлю. Цi результати дають суттєве уявлення про оптимiзацiю теплопередачi та керування потоком у iнженерних додатках, якi включають мiкрополярнi рiдини в пористих середовищах.
Завантаження
Посилання
A.C. Eringen, “Theory of micropolar fluids,” J. Math. Mech. 16, 1–18 (1966). https://doi.org/10.1512/iumj.1967.16.16001
R.S.R. Gorla, and A.S. Kumari, “Buoyancy effects on the boundary layer flow of a micropolar fluid along a vertical cylinder,” Int. J. Eng. Sci. 26(8), 883–892 (1988). https://doi.org/10.1016/0020-7225(88)90039-0
R.S.R. Gorla, R. Pender, and J. Eppich, “Heat transfer in micropolar boundary layer flow over a flat plate,” Int. J. Eng. Sci. 21(7), 791–798 (1983). https://doi.org/10.1016/0020-7225(83)90062-9
R.S.R. Gorla, “Mixed convection in a micropolar fluid from a vertical surface with uniform heat flux,” Int. J. Eng. Sci. 30(3), 349–358 (1992). https://doi.org/10.1016/0020-7225(92)90080-Z
A. Arafa, and R.S.R. Gorla, “Mixed convection boundary layer flow of a micropolar fluid along vertical cylinders and needles,” Int. J. Eng. Sci. 30(12), 1745–1751 (1992). https://doi.org/10.1615/InterJFluidMechRes.v33.i3.10
D.D. Ganji, and A. Mirzaaghaian, “Application of differential transformation method in micropolar fluid flow and heat transfer through permeable walls,” Alex. Eng. J. 55, 2183–2191 (2016). https://doi.org/10.1016/j.aej.2016.06.011
J.K. Zhou, Differential Transformation and its Applications for Electrical Circuits, (Huazhong University Press, Wuhan, 1986).
D.D. Ganji, and A.S. Dogonchi, “Analytical investigation of convective heat transfer of a longitudinal fin with temperature dependent thermal conductivity, heat transfer coefficient and heat generation,” Int. J. Phys. Sci. 9(21), 466–474 (2014). https://academicjournals.org/journal/IJPS/article-full-text-pdf/417CC2548549
A.S. Dogonchi, M. Hatami, and D.D. Ganji, “Motion analysis of a spherical solid particle in plane Couette Newtonian fluid flow,” Powder Technol. 274, (2015). https://doi.org/10.1016/j.powtec.2015.01.018
A.S. Dogonchi, M. Hatami, Kh. Hosseinzadeh, and G. Domairry, “Non-spherical particles sedimentation in an incompressible Newtonian medium by Pade approximation,” Powder Technol. 278, 248–256 (2015). https://doi.org/10.1016/j.powtec.2015.03.036
A.S. Dogonchi and D.D. Ganji, “Convection–radiation heat transfer study of moving fin with temperature-dependent thermal conductivity, heat transfer coefficient and heat generation,” Appl. Therm. Eng. 103, 705–712 (2016). https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.04.121
F. Mabood, S.M. Ibrahim, M.M. Rashidi, M.S. Shadloo, and G. Lorenzini, “Non-uniform heat source/sink and Soret effects on MHD non-Darcian convective flow past a stretching sheet in a micropolar fluid with radiation,” Int. J. Heat Mass Transf. 93, 674–682 (2016). https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.10.014
M. Fakour, A. Vahabzadeh, D.D. Ganji, and M. Hatami, “Analytical study of micropolar fluid flow and heat transfer in a channel with permeable walls,” J. Mol. Liq. 204, 198–204 (2015). https://doi.org/10.1016/j.molliq.2015.01.040
N. Sandeep and C. Sulochana, “Dual solutions for unsteady mixed convection flow of MHD micropolar fluid over a stretching/shrinking sheet with non-uniform heat source/sink,” Eng. Sci. Technol. Int. J. 18(4), 738–745 (2015). https://doi.org/10.1016/j.jestch.2015.05.006
M. Turkyilmazoglu, “Mixed convection flow of magnetohydrodynamic micropolar fluid due to a porous heated/cooled deformable plate: Exact solutions,” Int. J. Heat Mass Transf. 106, 127–134 (2017). https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.10.056
M. Turkyilmazoglu, “Flow of a micropolar fluid due to a porous stretching sheet and heat transfer,” Int. J. Non-Linear Mech. 83, 59–64 (2016). https://doi.org/10.1016/j.ijnonlinmec.2016.04.004
P.P. Humane, V.S. Patil, A.B. Patil, and M.D. Shamshuddin, “Buongiorno modelled nanoliquid consequence of thermal and solutal convection on the magneto-micropolar fluid inside an inclined porous stretching device,” J. Nanofluids, 12(1), 211–222 (2023). https://doi.org/10.1166/jon.2023.1949
V. Agarwal, B. Singh, A. Kumari, W. Jamshed, K.S. Nisar, A.H. Almaliki, and H.Y. Zahran, “Steady Magnetohydrodynamic Micropolar Fluid Flow and Heat and Mass Transfer in Permeable Channel with Thermal Radiation,” Coatings, 12(1), 11 (2021). https://doi.org/10.3390/coatings12010011
B. Jalili, A.A. Azar, P. Jalili, and D.D. Ganji, “Analytical approach for micropolar fluid flow in a channel with porous walls,” Alexandria Eng. J. 79, 196–226 (2023). https://doi.org/10.1016/j.aej.2023.08.015
M. D. Shamshuddin, F. Mabood, W.A. Khan, and G.R. Rajput, “Exploration of thermal Peclet number, vortex viscosity, and Reynolds number on two-dimensional flow of micropolar fluid through a channel due to mixed convection,” Heat Transf. 52(1), 854–873 (2023). https://doi.org/10.1002/htj.22719
M. Abdalbagi, “Micropolar flow and heat transfer within a permeable channel using the successive linearization method,” Open Physics, 21(1), (2023). https://doi.org/10.1515/phys-2023-0177
Z. Shah, A. Khan, W. Khan, M.K. Alam, S. Islam, P. Kumam, and P. Thounthong, “Micropolar gold blood nanofluid flow and radiative heat transfer between permeable channels,” Comput. Methods Programs Biomed. 186, 105197 (2020). https://doi.org/10.1016/j.cmpb.2019.105197
S. Ahmad, M. Ashraf, K. Ali, and K.S. Nisar, “Computational analysis of heat and mass transfer in a micropolar fluid flow through a porous medium between permeable channel walls,” Int. J. Nonlinear Sci. Numer. Simul. 23(5), 761–775 (2022). https://doi.org/10.1515/ijnsns-2020-0017
M. Akbarzadeh, S. Rashidi, M. Bovand, and R. Ellahi,“A sensitivity analysis on thermal and pumping power for the flow of nanofluid inside a wavy channel,” J. Mol. Liq. 220, 1–13 (2016). https://doi.org/10.1016/j.molliq.2016.04.058
M.M. Bhatti, M.M. Rashidi, “Effects of thermo-diffusion and thermal radiation on Williamson nanofluid over a porous shrinking/stretching sheet,” J. Mol. Liq. 221, 567–573 (2016). https://doi.org/10.1016/j.molliq.2016.05.049
M.M. Rashidi, N. Vishnu Ganesh, A.K. Abdul Hakeem, B. Ganga, , “Buoyancy effect on MHD flow of nanofluid over a stretching sheet in the presence of thermal radiation,” J. Mol. Liq. 198, 234–238 (2014). https://doi.org/10.1016/j.molliq.2014.06.037
H.S. Takhar, R. Bhargava, R.S. Agrawal, and A.V.S. Balaji, “Finite element solution of micropolar fluid flow and heat transfer between two porous discs,” Int. J. Eng. Sci. 38(17), 1907–1922 (2000). https://doi.org/10.1016/S0020-7225(00)00019-7
M. Pathak, P. Joshi, and K.S. Nisar, “Numerical investigation of fluid flow and heat transfer in micropolar fluids over a stretching domain,” J. Therm. Anal. Calorim. 147, 10637–10646 (2022). https://doi.org/10.1007/s10973-022-11268-w
C. Boodoo,“Micropolar fluid flows past a porous shell: A model for drug delivery using porous microspheres,” Eur. J. Eng. Technol. Res. 9(3), 1–7 (2024). https://doi.org/10.24018/ejeng.2024.9.3.3162
D. Srinivasacharya and K. Hima Bindu, “Entropy generation in a porous annulus due to micropolar fluid flow with slip and convective boundary conditions,” Energy, 111, 165–177 (2016). https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.05.101
R.A. Alharbey, H. Mondal, and R. Behl, “Spectral quasi-linearization method for non-Darcy porous medium with convective boundary condition,” Entropy, 21(9), 838 (2019). https://doi.org/10.3390/e21090838
T. Karmakar, M. Reza, and G.P.R. Sekhar, “Forced convection in a fluid saturated anisotropic porous channel with isoflux boundaries,” Physics of Fluids, 31, 117109 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5126892
I.P. Grant, R.E. Bellman, and R.E. Kalaba, “Quasilinearization and Non-Linear Boundary Value Problems,” Math. Gaz. 52(380), 212 (1968). https://doi.org/10.2307/3612757
C. Canuto, M.Y. Hussaini, A. Quarteroni, and T.A. Zang, Spectral Methods, Vol. 285, (Springer, 2006).
D. Srinivasacharya, and K.H, Bindu, “Entropy generation in a micropolar fluid flow through an inclined channel with slip and convective boundary conditions,” Energy, 91(C), 72–83 (2015). https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.05.101
Авторське право (c) 2024 Р. Вiджая Срi, В. К. Нарла
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).
