Flusso nanofluido convettivo libero dissipativo MHD oltre un cono verticale sotto reazione chimica radiativa con flusso di massa

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 2878 (2023) Citare questo articolo

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Recentemente, le nanoparticelle hanno fornito diverse sfide a diverse questioni scientifiche. Le nanoparticelle disperse in una varietà di fluidi convenzionali possono modificare le proprietà di flusso e trasmissione del calore dei fluidi. La tecnica matematica viene utilizzata in questo lavoro per studiare il flusso di nanofluidi a base d'acqua MHD attraverso un cono verticale. Lo schema del flusso di calore e massa viene utilizzato in questo modello matematico per esaminare MHD, dissipazione viscosa, radiazioni, reazioni chimiche e processi di aspirazione/iniezione. L'approccio alle differenze finite è stato utilizzato per trovare la soluzione alle equazioni governative di base. Una combinazione di nanofluidi comprendente nanoparticelle tra cui ossido di alluminio (Al\(_{2}\)O\(_{3}\)), argento (Ag), rame (Cu) e biossido di titanio (TiO\(_{2} \)) con una frazione volumetrica di nanoparticelle (0, 0,01, 0,02, 0,03, 0,04), dissipazione viscosa (\(\epsilon = 0,4, 0,8\)), MHD (M = 0,5, 1,0), radiazione (Rd = 0,4 , 1.0, 2.0), reazione chimica (\(\lambda = 0.2, 2.0\)) e sorgente/dissipatore di calore (\(\Delta = -3, -2 ,0.5 , 1\)) . I risultati matematici di velocità, temperatura, concentrazione, attrito superficiale, velocità di trasferimento del calore e distribuzioni dei numeri di Sherwood vengono analizzati schematicamente utilizzando parametri di flusso adimensionali. Si è scoperto che aumentando il valore del parametro di radiazione migliorano i profili di velocità e temperatura. La produzione di prodotti sicuri e di alta qualità per i consumatori di tutto il mondo dipende dai miscelatori a cono verticale, dagli alimenti ai medicinali, dai detergenti per la casa ai prodotti per l'igiene personale. Ogni tipo di miscelatore a cono verticale che forniamo è stato sviluppato appositamente per soddisfare le esigenze dell'industria. Quando il miscelatore si riscalda sulla superficie inclinata del cono mentre si utilizzano miscelatori a cono verticale, si può avvertire l'efficacia della macinazione. La temperatura viene trasferita lungo la superficie inclinata del cono in conseguenza della miscelazione rapida e ripetuta della miscela. Questo studio descrive la trasmissione del calore in questi eventi e le loro proprietà parametriche. La temperatura del cono riscaldato è quindi convettiva rispetto all'ambiente circostante.

Il termine "nano" fu usato originariamente nel 1915 da Oswald1 nel suo libro "Il mondo delle dimensioni trascurate". La nanotecnologia è un argomento di ricerca di tendenza nel 21° secolo a causa delle proprietà uniche della materia su scala nanometrica. Negli ultimi decenni ricercatori e scienziati di tutto il mondo si sono impegnati costantemente nella ricerca su numerosi aspetti della nanotecnologia. La sospensione di particelle metalliche e non metalliche nei fluidi convenzionali può migliorare significativamente le prestazioni di trasferimento del calore. Lo sviluppo della nanotecnologia e delle relative tecniche di produzione ha consentito la produzione di particelle di dimensioni nanometriche. I nanofluidi sono fluidi contenenti nanomateriali (larghezza appena inferiore a 100 nm) nei fluidi convenzionali per il trasferimento di calore, come definito da Choi SUS2 per migliorare le proprietà di trasporto del calore. L'obiettivo finale dei nanofluidi è quello di ottenere il massimo effetto ottenibile sulla conduttività termica utilizzando il minor numero possibile di nanoparticelle. Un nanofluido ha ottenuto vantaggi come la capacità di condurre il calore in modo più efficiente, di raffreddare i microcanali senza intasarsi e di pompare in modo più efficiente grazie alla sua maggiore conduttività termica. Gupta et al.3 hanno studiato un'analisi Cattaneo-Christov dei flussi di calore e massa che influenzano il liquido MHD Jeffrey dopo che passa attraverso un cono permeabile. L'analisi della stabilità è stata utilizzata da Annur et al.4 per esplorare l'effetto della forza di galleggiamento sulla permeabilità della piastra mobile nei nanotubi di carbonio. Uno studio intrapreso da Sambath et al.5 ha affrontato le PDE vigenti per il transitorio calore radiativo MHD e il flusso di trasferimento di massa oltre un cono verticale durante una reazione chimica e ha derivato soluzioni numeriche basate sui metodi di Crank-Nicholson. Hanifa Hanif et al.6 hanno studiato le viscosità variabili nei flussi di nanofluidi ibridi a base acqua in un cono permeabile rovesciato durante la generazione/assorbimento di calore. Per eseguire l'analisi numerica, dobbiamo prendere in considerazione il campo magnetico esistente e il flusso di calore radiativo. L'effetto teorico del moto browniano sul flusso di convezione naturale delle nanoparticelle lungo un cono circolare è stato studiato da Iqbal et al.7. Il lavoro di Kannan et al.8 ha discusso il flusso di fluido convettivo laminare con un cono verticale con un flusso di fluido elettricamente conduttivo generato dal flusso di calore superficiale e dal campo magnetico. Hanif et al.9 hanno studiato il flusso bidimensionale di un nanofluido a base d'acqua comprendente una soluzione di nanoparticelle di CdTe non sferiche attraverso un cono rovesciato. Thameem Basha et al.10 hanno studiato la reazione chimica dei nanofluidi in due diverse geometrie basate su sorgenti/dissipatori di calore elettroidromagnetici e non uniformi. Saleem et al.11 hanno studiato il flusso di un nanofluido di Walter B sul cono rotante in presenza di campi magnetici. La velocità angolare vicino e lontano dal cono dovrebbe essere una curva lineare inversa del tempo. Un effetto sull'elettromagnetoidrodinamica è stato infatti studiato da Vijayalakshmi et al.12 per un fluido Casson che reagisce chimicamente con due diverse configurazioni. Gli impatti della forza di Lorentz sono stati studiati da HT Basha et al.13 su un nanofluido che reagisce chimicamente con due diverse configurazioni per comprendere le proprietà del trasporto del fluido. Abdul Gaffar et al.14 si sono concentrati sull'influenza dell'MHD radiativo su un fluido non newtoniano viscoelastico di terzo grado esterno a un cono verticale isotermico. Il comportamento del trasferimento di calore e massa è studiato da Sulochana et al.15 per flussi magneto-idrodinamici attraverso un cono rotante verticale con radiazione termica e processi chimici. I ricercatori PS Reddy et al.16 hanno utilizzato un cono verticale riempito con un nanofluido poroso per studiare il calore e le proprietà di trasporto di massa. Sreedevi et al.17 hanno esaminato sia lo studio del trasferimento di calore che quello di massa di nanoparticelle a base d'acqua comprendenti CNT a parete singola e multipla lungo un cono verticale immerso in un mezzo poroso che mostra condizioni al contorno convettive sotto l'impatto di un processo chimico nonché di aspirazione/iniezione . HT Basha et al.18 hanno studiato due diversi tipi di configurazioni per descrivere il flusso di nanofluidi idromagnetici che coinvolgono reazioni chimiche di ordine superiore nonché una fonte/dissipatore di calore non uniforme. Un flusso viscoso di nanofluido termicamente accelerato è stato studiato da R Vemula et al.19 applicando una piastra verticale con una temperatura variabile e radiazione termica soggetta al campo magnetico. Il meccanismo dello scambiatore di calore è stato stabilito da S Nandal e R Bhargava20 in un flusso di convezione naturale stabile bidimensionale di un nanofluido attorno a una piastra inclinata. Di conseguenza, la convezione non lineare e la radiazione sono state presentate da Mahanthesh et al.21 sul flusso di fluido iperbolico tangente attraverso una superficie verticale riscaldata per convezione. PS Reddy et al.22 hanno studiato le proprietà di trasmissione del calore e della massa di un nanofluido a campo magnetico insieme a una piastra verticale inclinata immersa in una sostanza permeabile contenente radiazione di calore e un componente che genera calore. Abdul Gaffar et al.23 hanno studiato il flusso convettivo della pianura MHD, il trasferimento di calore e di massa del fluido di Jeffrey viscoelastico immiscibile attraverso un cono verticale, compresi gli effetti della radiazione di calore e della generazione/assorbimento di calore. Sandeep e Animasaun24 hanno studiato un nanofluido in lega di alluminio a base acquosa con campo magnetico inclinato e conduttività elettrica. Utilizzando un cono verticale e una piastra piana saturata con un mezzo poroso non Darcy, Durairaj et al.25 hanno analizzato il flusso Casson che genera o assorbe calore mediante reazione chimica. Nello specifico, Sridevi et al.26 hanno criticato la condizione al contorno convettiva con aspirazione/iniezione per il trasferimento di calore dello strato limite MHD. PS Reddy et al.27 hanno esplorato l'effetto della radiazione termica e della reazione chimica sulla trasmissione del calore e della massa in un semplice flusso convettivo di uno strato periferico di nanofluidi lungo un cono diritto ascendente. Un campo magnetico verticale uniforme e la radiazione termica interagiscono analiticamente in un esperimento di M Turkyilmazoglu et al.28 per influenzare la libera convezione di nanofluidi che scorrono su una piastra isotermica infinita orizzontale. PS Reddy e AJ Chamkha29 hanno illustrato il calore convettivo dello strato periferico e le proprietà di trasporto di massa dei nanofluidi attorno a un cono verticale utilizzando due tipi e dimensioni di nanoparticelle. N Sandeep e MG Reddy30 hanno illustrato il modello matematico considerando la radiazione termica non lineare e l'influenza della fonte/dissipatore di calore per esaminare la natura progettuale del trasporto di calore del flusso di nanofluido MHD elettricamente conduttivo su un cono e un cuneo. CSK Raju et al.31 hanno studiato il ruolo del moto browniano e della termoforesi nei nanofluidi in presenza di effetti di aspirazione/iniezione di calore non uniformi e di campi MHD variabili su un cono. B Mallikarjuna et al.32 hanno esaminato la trasmissione termica integrata e quella di massa, principalmente in presenza di un campo magnetico, compresi gli effetti di reazione chimica utilizzando il flusso di convezione misto di un fluido newtoniano attraverso un cono verticale rotante immerso in un mezzo poroso. IS Oyelakin et al.33 hanno analizzato il nanofluido Cattaneo-Christov Casson con flusso a viscosità variabile su un cono verticale nell'effetto del moto browniano immerso nel mezzo poroso.