Ефекти Соре та Дюфура на Ag–TiO₂/вода в гібридній нанорідині Кессона над рухомою вертикальною пластинкою з конвективними граничними умовами
Анотація
Це дослідження представляє комплексне дослідження ефектів Соре та Дюфура на потік гібридної нанорідини Кассона (HNF) повз рухому вертикальну пластину з наночастинками срібла (Ag) та діоксиду титану (TiO₂), диспергованими у воді. Включення гібридних наночастинок Ag–TiO₂ поєднує виняткову теплопровідність срібла з хімічною стабільністю та економічною ефективністю TiO₂, створюючи рідину з чудовими транспортними властивостями порівняно зі звичайними однокомпонентними нанорідинами. Визначальні диференціальні рівняння в частинних похідних, що описують імпульс, тепло- та масообмін, перетворюються на набір нелінійних звичайних диференціальних рівнянь за допомогою перетворень подібності. Ці рівняння розв'язуються чисельно за допомогою методу Келлер-Бокса, що забезпечує стабільність і точність при роботі зі зв'язаними високонелінійними системами. Крім того, було проведено аналіз для вивчення впливу морфології наночастинок на розподіл швидкості, температури та концентрації, що підтверджує та збагачує числові результати. Результати показують, що змінна морфологія наночастинок та комбінована дисперсія Ag-TiO₂ значно підвищують швидкість теплопередачі та масообміну, одночасно зменшуючи втрати на тертя поблизу поверхні пластини. Включення ефектів Соре та Дюфура ще більше посилює перехресний зв'язок між тепловими та розчинними полями, що призводить до підвищення ефективності переносу. Ці результати не тільки дають нове розуміння динаміки гібридних нанорідин Кассона, але й підкреслюють критичну роль перехресної дифузії в оптимізації систем тепло- та масообміну. Інтеграція реології рідини Кассона, гібридних наночастинок та ефектів перехресної дифузії в реалістичних граничних умовах має прямі наслідки для промислового охолодження, металургійної обробки, доставки біомедичних ліків та оптимізації енергетичних систем. Демонструючи синергетичну ефективність нанорідин Ag–TiO₂, це дослідження встановлює шлях для розробки технологій терморегуляції та біомедичного транспорту наступного покоління.
Завантаження
Посилання
A. Aziz, “A similarity solution for laminar thermal boundary layer over a flat plate with a convective surface boundary condition,”Commun. Nonlinear Sci. Numer. Simulat.14, 1064-1068 (2009).https://doi.org/10.1016/j.cnsns.2008.05.003
A. Yahyaee, “Influence of nanoparticle shapes in nanofluid film boiling on vertical cylinders: A numerical study,” International Journal of Thermofluids, 22,100631 (2024). https://doi.org/10.1016/j.ijft.2024.100631
A. Hussain, S. Raiz, A. Hassan, A.M. Hassan, H. Karamti, and G. Bognár, “Analysis of Soret and Dufour effects on radiative heat transfer in hybrid bioconvective flow of carbon nanotubes,”Scientific Reports, (2024).https://doi.org/10.1038/s41598-024-62647-2
B.N. Lakshmi, V.S. Bhagavan, M.R. Ravuri, and G.V.R. Reddy, “Contribution of Soret and Dufour aspects on Hybrid Nanofluid over 3D Magneto Radiative Stretching Surface with Chemical Reaction,”CFD Letters, 17(5), 131-151 (2025).https://doi.org/10.37934/cfdl.17.5.131151
Cebeci and Bradshaw,A Physical and Computational Aspects of Convective Heat transfer, (Springer-Verlag, New York,1988).
Ch. RamReddy, P.V.S.N. Murthy, A.J. Chamkha, and A.M. Rashad, “Soret effect on mixed convection flow in a nanofluid under convective boundary condition,” International Journal of Heat and Mass Transfer, 64,384 392 (2013). https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2013.04.032
C. Maheswari, R.M. Ramana, G.B. Prakash, D. Ramesh, and D.V. Kumar, “Influence of Thermophoresis and Brownian Motion on MHD Hybrid NanofluidMgO - Ag/H2O Flow along Moving Slim Needle,”Journal of Advanced Research in Applied Sciences and Engineering Technology, 36(2),67-90 (2024).https://doi.org/10.37934/araset.36.2.6790
E. Seid,E. Haile, and T. Walelign, “Multiple slip, Soret and Dufour effects in fluid flow near a vertical stretching sheet in the presence of magnetic nanoparticles,”International Journal of Thermofluids,13,100136 (2022).https://doi.org/:10.1016/j.ijft.2022.100136
S.S.P.M. Isa, S. Parvin, N.M. Arifin, F.M. Ali, and K. Ahmad, “Soret-Dufour Effects on The Waterbased Hybrid Nanofluid Flow with Nanoparticles of Alumina and Copper,”Malaysian Journal of Mathematical Sciences,17(3), 283–304 (2023).https://doi.org/10.47836/mjms.17.3.04
I. Waini, A. Ishak, T. Groşan, and I. Pop, “Mixed convection of a hybrid nanofluid flow along a vertical surface embedded in a porous medium,”International Communications in Heat and Mass Transfer,114,104565 (2020).https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2020.104565
J. Jayaprakash, V. Govindan, S.S. Santra,S.S. Askar, A. Foul, S. Nandi, S.M. Hussain, “Thermal radiation, Soret and Dufour effects on MHD mixed convective Maxwell hybrid nanofluid flow under porous medium: a numerical study,”International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow, 34(10), 3924-3952 (2024).https://doi.org/10.1108/HFF-03-2024-0229
K. Jat, K. Sharma, P. Soni and P. Choudhary, “Numerical analysis of heat and mass transport of hybrid nanofluid over a nonlinear stretchable sheet with magnetic field in presence of Soret and Dufour Effect,” Journal of Physics: Conference Series, 2844, 012019 (2024).https://doi.org/10.1088/1742-6596/2844/1/012019
K.S. Balamurugan, J.L. Ramaprasad, D. Gurram, and V.C.C. Raju, “Influence of Radiation Absorption, Viscous and Joules dissipation on MHD free Convection Chemically Reactive and Radiative Flow in a Moving Inclined Porous Plate with Temperature Dependent Heat Source,”International Refereed Journal of Engineering and Science, 5(12),20-31 (2016).
M.A. Adriana, “Hybrid nanofluids based on Al2O3, TiO2 and SiO2: Numerical evaluation of different approaches,” International Journal of Heat and Mass Transfer,104, 852–860 (2017). https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.09.012
M.A. Mansour, M.A.Y. Bakier, “Magnetohydrodynamic mixed convection of TiO2-Cu/water between the double lid‑driven cavity and a central heat source surrounding by a wavy tilted domain of porous medium under local thermal non‑equilibrium,” S.N. Applied Sciences, 5, 51 (2023).https://doi.org/10.1007/s42452-022-05260-0
M. Sheikholeslami, M.M. Bhatti, “Forced convection of nanofluid in presence of constant magnetic field considering shape effects of nanoparticles,”International Journal of Heat and Mass Transfer, 111, 1039–1049 (2017).https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.04.070
M.S. Babu, V.V. Ramana, G.R. Shankar, C.S.K. Raju, “Mixed convective flow of heat and mass transfer of nanofluids over a static wedge with convective boundary conditions,” Journal of Thermal Engineering, 7(14), 1958–1969 (2021).https://doi.org/10.18186/thermal.1051302
M.V. Krishna, N.A. Ahammad, and A.J. Chamkha, “Radiative MHD flow of Casson hybrid nanofluid over an infinite exponentially accelerated vertical porous surface,” Case Studies in Thermal Engineering, 27, 101229 (2021).https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.101229
N.A. Rosaidi, N.H. AbRaji, S.N. Hidayatu, A. Ibrahim, and M.R. Ilias, “Aligned Magnetohydrodynamics Free Convection Flow of Magnetic Nanofluid over a Moving Vertical Plate with Convective Boundary Condition,” Journal of Advanced Research in Fluid Mechanics and Thermal Sciences, 93(2), 37-49 (2022). https://doi.org/10.37934/arfmts.93.2.3749
N.Z.M. Zukri, M.R. Ilias, S.S. Ishak, R. Osman, N.A.M. Makhatar, and M.N. AbdRahman, “Magnetohydrodynamic Effect in Mixed Convection Casson Hybrid Nanofluids Flow and Heat Transfer over a Moving Vertical Plate,”CFD Letters, 15(7), 92 111 (2023).https://doi.org/10.37934/cfdl.15.7.92111
N.S. Akbar, A.W. Butt, “Ferromagnetic effects for peristaltic flow of Cu–water nanofluid for different shapes of nanosize particles,”Applied Nanoscience, 6, 379–385 (2016).https://doi.org/10.1007/s13204-015-0430-x
N.A. Zainal, R. Nazar, K. Naganthran, and I. Pop, “MHD mixed convection stagnation point flow of a hybrid nanofluid past a vertical flat plate with convective boundary condition,” Chinese Journal of Physics,66,630–644 (2020).https://doi.org/10.1016/j.cjph.2020.03.022
P. Chandrakala., and V.S. Rao, “Effect of Heat and Mass Transfer over Mixed Convective Hybrid Nanofluids past an Exponentially Stretching Sheet,”CFD Letters, 16(3),125-140 (2024). https://doi.org/10.37934/cfdl.16.3.125140
R. Jain, R. Mehta, A. Bhatnagar, H. Ahmad, Z.A. Khan, and G.M. Ismail, “Numerical study of heat and mass transfer of williamson hybrid nanofluid (CuO/CNT's-water) past a permeable stretching/shrinking surface with mixed convective boundary condition,” Case Studies in Thermal Engineering, 59, 104313 (2024). https://doi.org/10.1016/j.csite.2024.104313
S. Goudarzi, M. Shekaramiz, A. Omidvar, E. Golab, A. Karimipour, and A. Karimipour, “Nanoparticles migration due to thermophoresis and Brownian motion and its impact on Ag-MgO/Water hybrid nanofluid natural convection,”Powder Technology,375, 493–503 (2020). https://doi.org/10.1016/j.powtec.2020.07.115
S.A.M. Mehryan, F.M. Kashkooli, M. Ghalambaz, and A.J. Chamkha, “Free convection of hybrid Al2O3-Cu water nanofluid in a differentially heated porous cavity,”Advanced Powder Technology,28(9), 2295-2305 (2017).https://doi.org/10.1016/j.apt.2017.06.011
S. Hussain, K.Mehmood, and M.Sagheer, “MHD mixed convection and entropy generation of water–alumina nanofluid flow in a double lid driven cavity with discrete heating,”Journal of Magnetism and Magnetic Materials,419,140–155 (2016).https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2016.06.006
T. Anwar, P. Kumam, and P. Thounthong, “A comparative fractional study to evaluate thermal performance of NaAlg–MoS2–Co hybrid nanofluid subject to shape factor and dual ramped conditions,” Alexandria Engineering Journal, 61, 2166–2187 (2022).https://doi.org/10.1016/j.aej.2021.06.085
T.S. Khaleque, A. Hossain, M.D. Shamshuddin, M.Ferdows, S.O. Salawu, and S. Sun, “Soret and dufour impacts on radiative power-law fluid flow via continuously stretchable surface with varying viscosity and thermal conductivity,” Scientific Reports,14, 23152 (2024).https://doi.org/10.1038/s41598-024-73426-4
Авторське право (c) 2025 К. Фатіма, Дж.Л. Рама Прасад
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).
