Енергетичний транспорт у МГД потоці гібридної нанорідини над пористим листом з експоненціальним розтягненням
Анотація
Це дослідження представляє поглиблений аналіз механізмів теплопередачі та поведінки потоку рідини, пов'язаних з гібридними нанорідинами за наявності поверхні, що експоненціально розтягується. Гібридні нанорідини, утворені шляхом диспергування кількох типів наночастинок в базовій рідині, демонструють кращі теплофізичні властивості порівняно зі звичайними нанорідинами. Їхня підвищена теплопровідність, модифікована щільність та спеціалізована питома теплоємність роблять їх дуже придатними для передових застосувань у нанотехнологіях, системах відновлюваної енергії, високопродуктивному охолодженні електроніки та теплообмінниках промислового масштабу. Новизна цього дослідження полягає в його спробі дослідити комбінований вплив гібридних наночастинок та експоненціального розтягування на динаміку пограничного шару, тим самим пропонуючи нові ідеї щодо оптимізації теплових систем. Основною метою цього дослідження є максимізація ефективності теплопередачі за різних фізичних та експлуатаційних умов. Для досягнення цієї мети керівні диференціальні рівняння з частинними похідними, що описують закон збереження маси, імпульсу та енергії, перетворюються на набір нелінійних звичайних диференціальних рівнянь за допомогою перетворень подібності та відповідних безрозмірних параметрів. Таке математичне переформулювання спрощує складність задачі, зберігаючи при цьому основну фізику потоку. У MATLAB розроблено обчислювальну базу, де зв'язана система рівнянь розв'язується за допомогою методу Рунге-Кутти четвертого порядку, інтегрованого з методом стрільби для забезпечення точності та стабільності. Аналіз підкреслює роль ключових параметрів, таких як напруженість магнітного поля, число Екерта (ефекти в'язкої дисипації), число Прандтля (ефекти температуропровідності) та теплове випромінювання, на профілі швидкості, розподіл температури та поведінку пористого середовища. Результати не тільки показують чутливість потоку та теплових полів до цих контролюючих факторів, але й визначають режими, в яких гібридні нанорідини значно перевершують традиційні робочі рідини.
Завантаження
Посилання
S.U. Choi, and J.A. Eastman, Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles (No. ANL/MSD/CP-84938; CONF-951135-29). Argonne National Lab. (ANL), Argonne, IL (United States, 1995).
J. Sarkar, “A critical review of heat transfer correlations of nanofluids,” Renew Sustain Energy Rev. 15, 3271–3277 (2011). https://doi.org/10.1016/j.rser.2011.04.025
W. Yu, and H. Xie, “A review on nanofluids: preparation, stability mechanisms, and applications,” J. Nano mater. 2012, 435873 (2012). https://doi.org/10.1155/2012/435873
K.V. Wong, and O.D. Leon, “Applications of nanofluids: current and future,” Adv. Mech. Eng. 2010, 519659 (2010). https://doi.org/10.1155/2010/519659
S. Suresh, K. Venkitaraj, P. Selvakumar, and M. Chandrasekar, “Experimental investigation of mixed convection with synthesis of Al2O3 using two step method and its thermophysical properties,” Colloid. Surface. 8, 41–48 (2011). https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2011.08.005
J. Sarkar, P. Ghosh, and A. Adil, “A review on hybrid nanofluids: recent research, development, and applications,” Renew. Sustain. Energy Rev. 43, 164–177 (2015). https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.11.023
I. Waini, A. Ishak, and I. Pop, “Unsteady flow and heat transfer past a stretching/shrinking sheet in a hybrid nanofluid,” International Journal of Heat and Mass Transfer, 136, 288-297 (2019). https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.02.101
B. Yashkun, et al., “Effect of thermal radiation and suction on MHD hybrid nanofluid flow and heat transfer over a stretching/shrinking sheet,” Journal of Molecular Liquids, 315, 113800 (2020).
G. Tharapatla, V.L. Garishe, N. Vijaya, S. Wuriti, and G.V.R. Reddy. “MHD Hybrid Nanofluids Flow Through Porous Stretching Surface in the Presence of Thermal Radiation and Chemical Reaction,” East European Journal of Physics, (3) 158-167 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-3-14
M. Sheikholeslami, S. Zahir, S. Ahmad, K. Poom, and H. Babazadeh, “Lorentz force impact on hybrid nanofluid within a porous tank including entropy generation”, International Communications in Heat and Mass Transfer, 116, 104635 (2020). https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2020.104635
S.S.U. Devi, and S.A. Devi, “Numerical investigation of three-dimensional hybrid Cu-Al2O3/water nanofluid flow over a stretching sheet with effecting Lorentz force subject to Newtonian heating,” Can. J. Phys. 94, 490–496 (2016). https://doi.org/10.1139/cjp-2015-0799
D. Yadav, J. Wang, J. Lee, and H.H. Cho, “Numerical investigation of the effect of magnetic field on the onset of nanofluid convection,” Appl. Ther. Eng. 103, 1441–1449 (2016). https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.05.039
R. Cortell, “Effects of viscous dissipation and radiation on the thermal boundary layer over a nonlinearly stretching sheet,” Phys. Lett. A, 372, 631–636 (2008). https://doi.org/10.1016/j.physleta.2007.08.005
A. Ali, A. Noreen, S. Saleem, A.F. Aljohani, and M. Awais, “Heat transfer analysis of Cu–Al2O3 hybrid nanofluid with heat flux and viscous dissipation,” Journal of Thermal Analysis & Calorimetry, 143(3), 2367 (2021). https://doi.org/10.1007/s10973-020-09910-6
K.L. Hsiao, “Micropolar nanofluid flow with MHD and viscous dissipation effects towards a stretching sheet with multimedia feature,” Int. J. Heat Mass Transf. 112, 983–990 (2017). https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.05.042
N.A. Zainal, R. Nazar, K. Naganthran, and I. Pop, “The Impact of Thermal Radiation on Maxwell Hybrid Nanofluids in the Stagnation Region,” Nanomaterials (Basel), 12(7), 1109 (2022). https://doi.org/10.3390/nano12071109
H. Waqas, 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,” Int. Commun. Heat Mass Transf. 138, 106303 (2022). https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2022.106303
T. Hayat, M.I. Khan, M. Waqas, A. Alsaedi, and M. Farooq, “Numerical simulation for melting heat transfer and radiation effects in stagnation point flow of carbon–water nanofluid,” Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 315, 1011–1024 (2017). https://doi.org/10.1016/j.cma.2016.11.033
W. Khan, and I. Pop, “Boundary-layer flow of a nanofluid past a stretching sheet,” Int. J. Heat Mass Transf. 53, 2477–2483 (2010). https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2010.01.032
N. Acharya, K. Das, K.P. Kumar, “Ramification of variable thickness on MHD TiO and Ag nanofluid flow over a slendering stretching sheet using NDM,” Eur. Phys. J. Plus, 131, 303 (2016). https://doi.org/10.1140/epip/i2016-16303-4
E. Magyari, and B. Keller, “Heat, and mass transfer in the boundary layers on an exponentially stretching continuous surface,” J. Phys. D Appl. Phys. 32, 577 (1999). https://doi.org/10.1088/0022-3727/32/5/012
F. Mabood, W. Khan, and A.M. Ismail, “MHD flow over exponential radiating stretching sheet using homotopy analysis method,” J. King Saud Univ.-Eng. Sci. 29, 68–74 (2017). https://doi.org/10.1016/j.jksues.2014.06.001
A. Zaib, K. Bhattacharyya, and S. Shafie, “Unsteady boundary layer flow and heat transfer over an exponentially shrinking sheet with suction in a copper-water nanofluid,” J. Cent. South Univ. 22, 4856–4863 (2015). https://doi.org/10.1007/s11771-015-3037-1
N.A. Haroun, S. Mondal, and P. Sibanda, “Hydromagnetic nanofluids flow through a porous medium with thermal radiation, chemical reaction and viscous dissipation using the spectral relaxation method,” Int. J. Comput. Methods, 16, 1840020 (2019). https://doi.org/10.1142/S0219876218400200
S. Rosseland, Astrophysics and Atomic Theoretical Foundations, (Springer: Berlin/Heidelberg, Germany, 1931).
M. Zahid, A. Basit, T. Ullah, B. Ali, and G. Liskiewicz, “Coupled Effects of Lorentz Force, Radiation, and Dissipation on the Dynamics of a Hybrid Nanofluid over an Exponential Stretching Sheet,” Energies, 16, 7452 (2023). https://doi.org/10.3390/en16217452
I. Waini, A. Ishak, and I. Pop, “Hybrid nanofluid flow induced by an exponentially shrinking sheet,” Chin. J. Phys. 68, 468–482 (2020). https://doi.org/10.1016/j.cjph.2019.12.015
A. Ishak, “MHD boundary layer flow due to an exponentially stretching sheet with radiation effect,” Sains Malaysiana, 40, 391 395 (2011). http://www.ukm.edu.my/jsm/pdf_files/SM-PDF-40-4-2011/17%20Anuar%20Ishak.pdf
B.S. Goud, P. Srilatha, P. Bindu, and Y.H. Krishna, “Radiation effect on MHD boundary layer flow due to an exponentially stretching sheet,” Adv. Math. Sci. J. 9, 10755–10761 (2020). https://doi.org/10.37418/amsj.9.12.59
Авторське право (c) 2025 Махеш Джоші, Г. Венката Рамана Редді
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).
