Тривимірний МГД-потік та теплоперенос нанорідин на водній основі через поверхню що розтягується за допомогою сили коріоліса та теплових ефектів
Анотація
Це дослідження зосереджено на тепловій поведінці та тривимірному пограничному шарі потоку нанорідин на водній основі на розтягнутій поверхні з урахуванням комбінованого впливу сил Коріоліса та Лоренца. Модель включає кілька важливих фізичних аспектів, таких як поверхнева конвекція, внутрішнє теплоутворення, джоулеве нагрівання, в'язка дисипація та теплове випромінювання. Наночастинки міді (Cu), оксиду алюмінію (Al₂O₃) та магнетиту (Fe₃O₄) диспергуються у воді для порівняння їхньої ефективності у посиленні теплопередачі. Застосовуючи перетворення подібності, складна система диференціальних рівнянь з частинними похідними зводиться до набору нелінійних звичайних диференціальних рівнянь, які потім розв'язуються чисельно за допомогою методу Рунге-Кутти-Фельберга разом з методом стрільби. Результати показують, що нанорідини, що містять наночастинки Cu, забезпечують найвищі теплові характеристики, далі йдуть ті, що містять Al₂O₃ та Fe₃O₄. Ці результати підкреслюють важливість вибору відповідних наночастинок для покращення ефективності теплопередачі в застосуваннях для терморегуляції. Збільшення параметра обертання λ пригнічує осьову швидкість, одночасно зменшуючи розподіл температури, підкреслюючи вплив демпфування обертальних ефектів на імпульс та теплоперенос.
Завантаження
Посилання
Choi, S. U., & Eastman, J. A. (1995). Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles (No. ANL/MSD/CP-84938; CONF-951135-29). Argonne National Lab. (ANL), Argonne, IL (United States).
J. Buongiorno, “Convective transport in nanofluids,” ASME J. Heat Transf., 128, 240–250 (2006). https://doi.org/10.1115/1.2150834
Wang, Xiaoming, Changhe Li, Yanbin Zhang, Wenfeng Ding, Min Yang, Teng Gao, Huajun Cao, et al. “Vegetable oil-based nanofluid minimum quantity lubrication turning: Academic review and perspectives,” Journal of Manufacturing Processes, 59, 76-97 (2020). https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.09.044
M. Sheikholeslami, and H.B. Rokni, “Nanofluid two phase model analysis in existence of induced magnetic field,” International Journal of Heat and Mass Transfer, 107, 288-299 (2017). https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.10.130
W.A. Khan, and I. Pop, “Boundary-layer flow of a nanofluid past a stretching sheet,” International journal of heat and mass transfer, 53(11-12), 2477-2483 (2010). https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2010.01.032
M.R. Krishnamurthy, B.J. Gireesha, R.S.R. Gorla, and B.C. Prasannakumara, “Suspended particle effect on slip flow and melting heat transfer of nanofluid over a stretching sheet embedded in a porous medium in the presence of nonlinear thermal radiation,” Journal of Nanofluids, 5(4), 502-510(2016). https://doi.org/10.1166/jon.2016.1247
N. Muqaddass, F. Mabood, S.A. Shehzad, F. Sahar, and I.A. Badruddin, “Analysis of heat transportation in a convectively heated time-dependent CuAl2O3-H2O hybrid nanofluid with varying thermal conductivity,” Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 238(6), 2513-2520 (2024). https://doi.org/10.1177/09544062231187788
S. Nadeem, N. Abbas, and M.Y. Malik, “Inspection of hybrid based nanofluid flow over a curved surface,” Computer methods and programs in biomedicine, 189, 105193 (2020). https://doi.org/10.1016/j.cmpb.2019.105193
A. Asadi, I.M. Alarifi, and L.K. Foong, “An experimental study on characterization, stability and dynamic viscosity of CuO-TiO2/water hybrid nanofluid,” Journal of Molecular Liquids, 307, 112987 (2020). https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.112987
K. Das, P.R. Duari, and P.K. Kundu, “Nanofluid flow over an unsteady stretching surface in presence of thermal radiation,” Alex. Eng. J. 53(3), 737–745 (2014). https://doi.org/10.1016/j.aej.2014.05.002
L. Roohi, “Nanofluid flow in a converging and diverging channel of rectangular and heated walls,” Ain Shams Engineering Journal, 12(4), 4023-4035 (2021). https://doi.org/10.1016/j.asej.2021.02.030
K. Ur Rehman, M.Y. Malik, O.D. Makinde, and A.A. Malik, “A comparative study of nanofluids flow yields by an inclined cylindrical surface in a double stratified medium,” The European Physical Journal Plus, 132(10), 427 (2017). https://doi.org/10.1140/epjp/i2017-11679-1
O.D. Makinde. “Computational modelling of nanofluids flow over a convectively heated unsteady stretching sheet,” Current Nanoscience, 9(5), 673-678 (2013). https://doi.org/10.2174/15734137113099990068
N.S. Akbar, M.F. Hussain, M. Alghamdi, and T. Muhammad, “Thermal characteristics of magnetized hybrid Casson nanofluid flow in a converging–diverging channel with radiative heat transfer: A computational analysis,” Scientific Reports, 13(1), 21891 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-49397-3
U. Khan, I. Waini, A. Zaib, A. Ishak, and I. Pop, “MHD mixed convection hybrid nanofluids flow over a permeable moving inclined flat plate in the presence of thermophoretic and radiative heat flux effects,” Mathematics, 10(7), 1164 (2022). https://doi.org/10.3390/math10071164
B.J. Gireesha, and L. Anitha, “Convective flow of couple stress ternary nanoliquid flow through a permeable microchannel: irreversibility analysis,” International Journal of Modelling and Simulation, 1-18 (2024). https://doi.org/10.1080/02286203.2024.2388117
J.K. Madhukesh, G.K. Ramesh, H.N. Fatima, G.S. Roopa, and S.A. Shehzad, “Influence of pollutant dispersion on nanofluid flowing across a stretched disc-cone device,” Journal of Molecular Liquids, 411, 125710 (2024). https://doi.org/10.1016/j.molliq.2024.125710
W. Cheng, M. Safeer, U. Farooq, S. Munir, J. Cui, and C.S.K. Raju, “Nonsimilar forced convection simulations of water-copper nanofluid flow through a porous medium in the presence of thermal radiations, heat generation and viscous dissipation,” Waves in Random and Complex Media, 35(1), 511-526 (2025). https://doi.org/10.1080/17455030.2021.2023785
M. Sheikholeslami, and S.A. Shehzad, “Magnetohydrodynamic nanofluid convection in a porous enclosure considering heat flux boundary condition,” International Journal of Heat and Mass Transfer, 106, 1261-1269 (2017). https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.10.107
D.K. Jyoti, V. Nagaradhika, P.B.S. Kumar, and A.J. Chamkha, “Nonlinear Convection and Radiative Heat Transfer in Kerosene-Alumina Nanofluid Flow Between Two Parallel Plates with Variable Viscosity,” Journal of Nanofluids, 13(5), 1055 1062 (2024). https://doi.org/10.1166/jon.2024.2193
T.V. Karman, “Über laminar and turbulent Reibung,” ZAMM J. App. Math. Mech. 1(4), 233–252 (1921).
C.Y. Wang, “Stretching a surface in a rotating fluid”, ZAMP, 39(2), 177–185 (1988).
R. Nazar, N. Amin, and I. Pop, “Unsteady boundary layer flow due to a stretching surface in a rotating fluid,” Mech. Res. Commun. 31(1), 121–128 (2004). https://doi.org/10.1016/j.mechrescom.2003.09.004
O.D. Makinde, O.A. Bég, and H.S. Takhar, “Magnetohydrodynamic viscous flow in a rotating porous medium cylindrical annulus with an applied radial magnetic field,” Int. J. Appl. Math. Mech. 5(6), 68-81 (2009).
M. Sheikholeslami and D.D. Ganji, “Three-dimensional heat and mass transfer in a rotating system using nanofluid,” Powder Technol. 253, 789–796 (2014). https://doi.org/10.1016/j.powtec.2013.12.042
M. Mustafa, A. Mushtaq, T. Hayat and A. Alsaedi, “Rotating flow of magnetite-water nanofluid over a stretching surface inspired by non-linear thermal radiation,” PloS one, 11(2), e0149304 (2016). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0149304
M. Archana, B.J. Gireesha, B.C. Prasannara, and R.S.R. Gorla, “Influence of nonlinear thermal radiation on rotating flow of Casson nanofluid, Nonlinear Engineering, 7(2), 91-101 (2017). https://doi.org/10.1515/nleng-2017-0041
P.B. Sampath Kumar, B.J. Gireesha, B. Mahanthesh, and R.S.R. Gorla, “Radiative nonlinear 3D flow of ferrofluid with Joule heating, convective condition and Coriolis force,” Thermal Science and Engineering Progress, 3, 88-94 (2017). https://doi.org/10.1016/j.tsep.2017.06.006
F. Mabood, W.A. Khan, and O.D. Makinde, “Hydromagnetic flow of a variable viscosity nanofluid in a rotating permeable channel with Hall effects,” Journal of Engineering Thermophysics, 26(4), 553-566 (2017). https://doi.org/10.1134/S1810232817040105
M.V. Krishna, and A,J. Chamkha, “Hall and ion slip effects on MHD rotating boundary layer flow of nanofluid past an infinite vertical plate embedded in a porous medium,” Results in Physics, 15, 102652 (2019). https://doi.org/10.1016/j.rinp.2019.102652
S.S. Kumar, RV Prasad, S.U. Mamatha, C.S.K. Raju, and B.M. Rao, Dynamics of nonlinear-shaped solid particles occurrence of hydro-magnetic slip with comparative analysis of radiated ternary, hybrid and nanofluid flow in a rotating internally, International Journal of Modern Physics B, 37(13), 2350127 (2023). https://doi.org/10.1142/S0217979223501278
Z. Mustafa, T. Hayat, T. Javed, and A. Alsaedi, “Unsteady MHD Casson fluid flow with Dufour and Soret’s effects due to a rotating cone,” Waves in Random and Complex Media, (2023). https://doi.org/10.1080/17455030.2023.2188099
T. Hayat, Z. Abbas, I. Pop, and S. Asghar, “Effects of radiation and magnetic field on the mixed convection stagnation-point flow over a vertical stretching sheet in a porous medium,” International Journal of Heat and Mass Transfer, 53(1-3), 466-474 (2010). https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2009.09.010
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. Sheikholeslami, T. Hayat, and A. Alsaedi, “MHD free convection of Al2O3-water nanofluid considering thermal radiation: a numerical study,” International Journal of Heat and Mass Transfer, 96, 513-524 (2016). https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.01.059
S.J. Reddy, P. Valsamy, and D.S. Reddy, “Thermal Radiation Impact on Nanofluid Boundary Layer Flow Towards a Moving Plate in Presence of Magnetic Field Using Numerical Solutions,” Journal of Nanofluids, 13(1), 199 206 (2024). https://doi.org/10.1166/jon.2024.2144
W. Hassan, U. Farooq, D. Liu, M. Abid, M. Imran, and T. Muhammad, “Heat transfer analysis of hybrid nanofluid flow with thermal radiation through a stretching sheet: A comparative study,” International Communications in Heat and Mass Transfer, 138, 106303 (2022). https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2022.106303
P. Sreedevi, P.S. Reddy, and A. Chamkha, “Heat and mass transfer analysis of unsteady hybrid nanofluid flow over a stretching sheet with thermal radiation,” SN Applied Sciences, 2(7), 1222 (2020). https://doi.org/10.1007/s42452-020-3011-x
R. Devi, S.V. Venkata, and M.G. Reddy, “Parametric analysis of MHD flow of nanofluid in stretching sheet under chemical sensitivity and thermal radiation,” Heat Transfer, 51(1), 948-975 (2022). https://doi.org/10.1002/htj.22337
B.J. Gireesha, G. Sowmya, M.I. Khan, and H.F. Öztop, “Flow of hybrid nanofluid across a permeable longitudinal moving fin along with thermal radiation and natural convection,” Computer methods and programs in biomedicine, 185, 105166 (2020). https://doi.org/10.1016/j.cmpb.2019.105166
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
H.C. Brinkman, “The viscosity of concentrated suspensions and solutions,” J. Chem. Phys. 20, 571–581 (1952). https://doi.org/10.1063/1.1700493
J.C. Maxwell, A treatise on electricity and magnetism, Second Ed., (Cambridge, Oxford University Press, 1904). pp. 435-441.
Авторське право (c) 2025 М.М. Бінду, Еллірікі Маматха, В. Нагарадхіка
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).
