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Jan 13, 2024

Transferência de calor e massa de fluxo líquido micropolar devido à superfície porosa de estiramento/encolhimento com nanopartículas ternárias

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 3011 (2023) Citar este artigo 1490 Acessos 2 Citações Detalhes das métricas A presente investigação é realizada para prever as características de fluxo de um

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 3011 (2023) Citar este artigo

1490 Acessos

2 citações

Detalhes das métricas

A presente investigação é realizada para prever as características de fluxo de um líquido micropolar que é infundido com nanopartículas ternárias através de uma superfície de estiramento/encolhimento sob o impacto de reações químicas e radiação. Aqui, três nanopartículas de formatos diferentes (óxido de cobre, grafeno e nanotubos de cobre) são suspensas em H2O para analisar as características de fluxo, calor e transferência de massa. O escoamento é analisado utilizando o modelo inverso de Darcy, enquanto a análise térmica é baseada na radiação térmica. Além disso, a transferência de massa é examinada à luz do impacto de espécies quimicamente reativas de primeira ordem. O problema de escoamento considerado é modelado como resultado das equações governantes. Essas equações governantes são equações diferenciais parciais altamente não lineares. Adotando transformações de similaridade adequadas, as equações diferenciais parciais são reduzidas a equações diferenciais ordinárias. A análise de transferência térmica e de massa compreende dois casos: PST/PSC e PHF/PMF. A solução analítica para características de energia e massa é extraída em termos de uma função gama incompleta. As características de um líquido micropolar são analisadas para diversos parâmetros e apresentadas por meio de gráficos. O impacto da fricção da pele também é considerado nesta análise. O alongamento e a taxa de transferência de massa têm grande influência na microestrutura de um produto fabricado nas indústrias. Os resultados analíticos produzidos no presente estudo parecem ser úteis na indústria de polímeros para a fabricação de folhas plásticas esticadas.

O estudo teórico dos fluidos micropolares é um fluido viscoso que suspende minúsculas partículas inflexíveis que são altamente irregulares, giram e giram ligeiramente em torno de seus próprios eixos. Fluidos como sangue, tintas, fluidos lubrificantes, fluidos anisotrópicos, polímeros, sangue animal, estruturas biológicas complexas são alguns exemplos de microfluidos que têm aplicações significativas nas indústrias. Eringen1 é o pioneiro que propôs a teoria microfluídica. Nesta teoria, uma nova equação constitutiva e um novo material de micro-rotação independente do campo vetorial são adicionados à equação de Navier-Stokes. Eringen2 expandiu sua pesquisa anterior fornecendo uma teoria generalizada do fluido micropolar térmico. Guram e Smith3 estudaram fluxos de estagnação de fluido micropolar com sinergia forte e fraca. Sankara et al.4 investigaram o fluxo de fluido micropolar através de uma folha extensível usando o método de homotopia altamente convergente para obter os resultados numéricos. Várias pesquisas anteriores, incluindo as de Hady5, Heruska6 e Chiam7, são motivadas pela importância potencial do fluxo da camada limite micropolar em aplicações industriais. Desde então, numerosos autores8,9,10,11,12,13,14,15 investigaram os impactos de diferentes parâmetros físicos no fluido micropolar, incluindo magnetohidrodinâmica (MHD), aquecimento Joule, radiação, reação química e dissipação viscosa.

Por outro lado, numerosos estudos examinaram o impacto da inclusão de nanopartículas nas propriedades de transporte de calor em diversas situações físicas. Um nanofluido é um fluido composto de nanopartículas altamente condutoras termicamente suspensas em um fluido base. Devido às nanopartículas metálicas suspensas no fluido, o nanofluido tem uma maior condutividade térmica do que um fluido típico, é quimicamente estável e apresenta melhores taxas de transferência de calor. O nanofluido tem uso nas indústrias de petróleo, indústria farmacêutica e muitos outros campos. Dulal Pal16,17 analisou os efeitos hall e o fluxo do ponto de estagnação do nanofluido sobre uma folha de estiramento/encolhimento. Krishnandan et al.18 examinaram computacionalmente o fluxo de nanopartículas MHD sobre uma folha encolhida sob o impacto de reações químicas e calor aplicado aproximando-se do ponto de estagnação do fluido micropolar, suas descobertas revelam que quando o número de Biot aumenta, a temperatura do nanofluido e a distribuição de nanopartículas aumenta. Alizadeh et al.19 investigaram a transferência de calor entre materiais permeáveis ​​e paredes de fluxo de nanofluidos micropolares expostas a um campo magnético e radiação de calor. O estudo Bilal20 envolve nanopartículas micropolares convectivas mistas fluindo sobre uma folha ascendente com deslizamento e dissipação ôhmica. A investigação sobre o fluxo de nanofluidos micropolares MHD delimitados por duas superfícies com radiação e corrente hall foi realizada por Saeed et al.21. Rafique et al.22 discutiram o fluxo hidromagnético de nanofluidos micropolares. Patnaik et al.23 usaram a técnica de computação ADM-Pade para analisar o fluxo de convecção mista do fluxo de nanofluido micropolar MHD com reação química passando por uma superfície de estiramento porosa. Aslani et al.24 conduziram um estudo sobre o fluxo de fluido micropolar MHD através de uma folha penetrável de estiramento/encolhimento com efeito de radiação. Gadisa et al.25 usaram uma técnica numérica para analisar o efeito da tensão de casal do fluxo de nanofluidos micropolares, formulando o problema usando um modelo de fluxo de calor não baseado na lei de Fourier.