Вплив ефекту джоулевого нагрiвання та теплового розширення на МГД потрiйну гiбридну нанорiдину в пористому середовищi над вертикально розтягнутим цилiндром: числове дослiдження
Анотація
У цьому дослідженні чисельно досліджено аспекти потоку в магнітогідродинамічній (МГД) потрійній гібридній нанорідині, що складається з суспендованих наночастинок (Cu), оксиду алюмінію (Al2O3) та діоксиду титану (TiO2) у воді (H2O). Вплив термічної стратифікації та джоулевого нагрівання враховується шляхом пропускання нанорідини через вертикально простягаючийся циліндр у пористому середовищі. Шляхом реалізації відповідного перетворення, рівняння енергії та пограничного шару спрощуються до нелінійної системи звичайних диференціальних рівнянь (ЗДР). Отримана система розв'язується за допомогою розв'язувача bvp4c четвертого порядку точності MATLAB. Для розв'язання зміненої системи використовується MATLAB. Ефекти графічно проілюстровано зміною швидкості та температури, а також кількісно представлено в таблиці зміни коефіцієнта тертя та швидкості теплопередачі для важливих значень безрозмірних фізичних факторів, пов'язаних з проблемою. Важливі результати показують, що гібридні нанорідини перевершують нанорідини з точки зору теплопровідності. Температура та швидкість потрійної гібридної нанорідини зменшуються при наявності коефіцієнта теплової стратифікації порівняно з відсутністю стратифікації. Спостерігається помітне збільшення швидкості теплопередачі при порівнянні потрійної гібридної нанорідини з гібридною нанорідиною, що, у свою чергу, перевершує показники традиційних нанорідин. Отримані результати є цінними для застосування у видобутку геотермальної енергії, хімічній обробці та синтезі матеріалів.
Завантаження
Посилання
S.U.S. Choi, and J.A. Eastman, “Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles,” Technical report, Argonne National Lab. (ANL), Argonne, IL (United States), 1995.
S. Das, and R.N. Jana, “Natural convective magneto-nanofluid flow and radiative heat transfer past a moving vertical plate,” Alexandria Engineering Journal, 54(1), 55–64 (2015). https://doi.org/10.1016/j.aej.2015.01.001
S. Das, R.N. Jana, and O.D. Makinde, “Transient natural convection in a vertical channel filled with nanofluids in the presence of thermal radiation,” Alexandria Engineering Journal, 55(1), 253–262 (2016). https://doi.org/10.1016/j.aej.2015.10.013
P.C. Reddy, M.C. Raju, and G.S.S. Raju, “Free convective heat and mass transfer flow of heat-generating nanofluid past a vertical moving porous plate in a conducting field,” Special Topics & Reviews in Porous Media: An International Journal, 7(2), (2016). https://doi.org/10.1615/specialtopicsrevporousmedia.2016016973
B. Mahanthesh, B.J. Gireesha, and R.S.R. Gorla, “Heat and mass transfer effects on the mixed convective flow of chemically reacting nanofluid past a moving/stationary vertical plate,” Alexandria engineering journal, 55(1), 569–581 (2016). https://doi.org/10.1016/j.aej.2016.01.022
N. Sandeep, and M.G. Reddy, “Heat transfer of nonlinear radiative magnetohydrodynamic cu-water nanofluid flow over two different geometries,” Journal of Molecular Liquids, 225, 87–94 (2017). https://doi.org/10.1016/j.molliq.2016.11.026
M. Sheikholeslami, M.G. Bandpy, R. Ellahi, and A. Zeeshan, “Simulation of MHD CuO–water nanofluid flow and convective heat transfer considering Lorentz forces,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 369, 69–80 (2014). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2014.06.017
M.M. Rashidi, E. Momoniat, M. Ferdows, and A. Basiriparsa, “Lie group solution for free convective flow of a nanofluid past a chemically reacting horizontal plate in a porous media,” Mathematical Problems in Engineering, 2014, (2014). http://dx.doi.org/10.1155/2014/239082
M.H. Abolbashari, N. Freidoonimehr, F. Nazari, and M.M. Rashidi, “Entropy analysis for an unsteady MHD flow past a stretching permeable surface in nano-fluid,” Powder Technology, 267, 256–267 (2014). https://doi.org/10.1016/j.powtec.2014.07.028
M. Turkyilmazoglu, “Exact analytical solutions for heat and mass transfer of MHD slip flow in nanofluids,” Chemical Engineering Science, 84, 182–187 (2012). https://doi.org/10.1016/j.ces.2012.08.029
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
R.S. Nath, and R.K. Deka, “The effects of thermal stratification on flow past an infinite vertical plate in presence of chemical reaction,” East European Journal of Physics, (3), 223–232 (2023). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-3-19
N. Kalita, R.K. Deka, and R.S. Nath, “Unsteady flow past an accelerated vertical plate with variable temperature in presence of thermal stratification and chemical reaction,” East European Journal of Physics, (3), 441–450 (2023). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-3-49
R.S. Nath, R.K. Deka, and H. Kumar, “The effect of thermal stratification on unsteady parabolic flow past an infinite vertical plate with chemical reaction,” East European Journal of Physics, (4), 77–86 (2023). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-4-08
C.-Y. Cheng, “Double-diffusive natural convection along a vertical wavy truncated cone in non-newtonian fluid saturated porous media with thermal and mass stratification,” International Communications in Heat and Mass Transfer, 35(8), 985–990 (2008). https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2008.04.007
C.-Y. Cheng, “Combined heat and mass transfer in natural convection flow from a vertical wavy surface in a power-law fluid saturated porous medium with thermal and mass stratification,” International Communications in Heat and Mass Transfer, 36(4), 351–356 (2009). https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2009.01.003
A. Paul, R.K. Deka, et al. “Unsteady natural convection flow past an infinite cylinder with thermal and mass stratification,” Int. J. Eng. Math, 2017, 8410691 (2017). https://doi.org/10.1155/2017/8410691
A. Paul, J.M. Nath, and T.K. Das, “An investigation of the MHD Cu-Al2O3/H2O hybrid-nanofluid in a porous medium across a vertically stretching cylinder incorporating thermal stratification impact,” Journal of Thermal Engineering, 9(3), 799-810 (2023). https://doi.org/10.18186/thermal.1300847
P. Rana, and A.Kumar, “Nonlinear buoyancy driven flowof hybrid nanoliquid past a spinning cylinder with quadratic thermal radiation,” International Communications in Heat and Mass Transfer, 139, 106439 (2022). https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2022.106439
M. Shanmugapriya, R. Sundareswaran, P.S. Kumar, and G. Rangasamy, “Impact of nanoparticle shape in enhancing heat transfer of magnetized ternary hybrid nanofluid,” Sustainable Energy Technologies and Assessments, 53, 102700 (2022). https://doi.org/10.1016/j.seta.2022.102700
J. Shaik, B.A.R. Polu, M.M. Ahmed, and R.A. Mohamed, “Characteristics of moving hot block and non-fourier heat flux model on sinusoidal wavy cavity filled with hybrid nanofluid,” The European Physical Journal Plus, 137(1), 131 (2022). https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-022-02361-y
W. Cao, I.L. Animasaun, S.-J. Yook, V.A. Oladipupo, and X. Ji, “Simulation of the dynamics of colloidal mixture of water with various nanoparticles at different levels of partial slip: Ternary-hybrid nanofluid,” International Communications in Heat and Mass Transfer, 135, 106069 (2022). https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2022.106069
S. Nasir, S. Sirisubtawee, P. Juntharee, A.S. Berrouk, S. Mukhtar, and T. Gul, “Heat transport study of ternary hybrid nanofluid flow under magnetic dipole together with nonlinear thermal radiation,” Applied Nanoscience, 12(9), 2777–2788 (2022). https://doi.org/10.1007/s13204-022-02583-7
Z. Mahmood, Z. Iqbal, M.A. Alyami, B. Alqahtani, M.F. Yassen, and U. Khan, “Influence of suction and heat source on MHD stagnation point flow of ternary hybrid nanofluid over convectively heated stretching/shrinking cylinder,” Advances in Mechanical Engineering, 14(9), 16878132221126278 (2022). https://doi.org/10.1177/16878132221126278
S. Jakeer, S.R.R. Reddy, A.M. Rashad, M.L. Rupa, and C. Manjula, “Nonlinear analysis of Darcy-Forchheimer flow in EMHD ternary hybrid nanofluid (Cu-CNT-Ti/water) with radiation effect,” Forces in Mechanics, 10, 100177 (2023). https://doi.org/10.1016/j.finmec.2023.100177
P.M. Patil, B. Goudar, and M.A. Sheremet, “Tangent hyperbolic ternary hybrid nanofluid flow over a rough-yawed cylinder due to impulsive motion,” Journal of Taibah University for Science, 17(1), 2199664 (2023). https://doi.org/10.1080/16583655.2023.2199664
E.H. Gorfie, A.T. Moltot, G.A. Zergaw, and H. Dessie, “Influence of joule heating and nonlinear thermal radiation on the electrical conductivity of second-grade hybrid nanofluid flow over a stretching cylinder,” Engineering Reports, 7(4), e70129 (2025). https://doi.org/10.1002/eng2.70129
P. Kumar, R.S. Yadav, and O.D. Makinde, “Numerical study of Williamson fluid flow and heat transfer over a permeable stretching cylinder with the effects of joule heating and heat generation/absorption,” Heat Transfer, 52(4), 3372–3388 (2023). https://doi.org/10.1002/htj.22832
N.P. Hale, M.Sc. Thesis, “A sixth-order extension to the MATLAB bvp4c software of J. Kierzenka and L. Shampine.” Department of Mathematics, Imperial College London, 2006.
I. Waini, A. Ishak, and I. Pop, “Mixed convection flow over an exponentially stretching/shrinking vertical surface in a hybrid nanofluid,” Alexandria Engineering Journal, 59(3), 1881–1891 (2020). https://doi.org/10.1016/j.aej.2020.05.030
Авторське право (c) 2026 Сураджiт Дутта, Нiтул Калiта, Рупам Шанкар Натх, Рудра Канта Дека
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).
