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Dec 29, 2023

Análise de transferência de calor de flutuabilidade oposta ao fluxo irradiado de nanopartículas de alumina espalhadas na água

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 10725 (2023) Citar este artigo 440 Detalhes das métricas de acesso Uma correção do autor para este artigo foi publicada em 17 de julho de 2023 Este artigo foi

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 10725 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Uma correção do autor a este artigo foi publicada em 17 de julho de 2023

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O resfriamento e o aquecimento são dois processos críticos nas indústrias de transporte e manufatura. Soluções fluidas contendo nanopartículas metálicas têm maior condutividade térmica do que fluidos convencionais, permitindo um resfriamento mais eficaz. Assim, o presente artigo é uma exploração comparativa da oposição de flutuabilidade independente do tempo e do fluxo de transferência de calor de nanopartículas de alumina espalhadas na água como um fluido regular induzido através de um cilindro vertical com efeito mútuo de ponto de estagnação e radiação. Com base em algumas suposições razoáveis, o modelo de equações não lineares é desenvolvido e então abordado numericamente empregando o solucionador MATLAB bvp4c integrado. Os impactos de diversos parâmetros de controle nos gradientes são investigados. Os resultados divulgam que o fator de atrito e o transporte de calor aumentam com a incorporação de nanopartículas de alumina. O envolvimento do parâmetro de radiação mostra uma tendência crescente na taxa de transferência de calor, resultando em um aumento na eficácia do fluxo térmico. Além disso, a distribuição de temperatura aumenta devido aos parâmetros de radiação e curvatura. Percebe-se que o ramo dos resultados duais existe no caso do fluxo oposto. Além disso, para valores mais elevados da fração volumétrica de nanopartículas, a tensão de cisalhamento reduzida e a taxa de transferência de calor reduzida aumentaram respectivamente em quase 1,30% e 0,0031% para a solução do primeiro ramo, enquanto quase 1,24% e 3,13% para o ramo inferior solução.

A análise de nanofluidos é uma das áreas de pesquisa mais exigentes devido à extensa gama de aplicações em diversas indústrias e áreas da engenharia. Devido ao seu pequeno tamanho e grande área precisa, os nanofluidos têm uma alta condutividade térmica, o que auxilia na estabilidade a longo prazo e no bloqueio mínimo em uma variedade de fenômenos físicos como moagem, refrigeração eletrônica, bombeamento peristáltico utilizado em tratamentos de diabetes, usinagem e breve. O nanofluido é utilizado como refrigerante em aplicações industriais. Os nanofluidos podem ser explorados em uma variedade de outras aplicações devido às suas novas propriedades de transferência de calor. Nanopartículas de metais como ouro, cobre, prata e alumínio, bem como óxidos metálicos como óxido de titânio, alumina e óxido de cobre, são empregadas em fluidos regulares como óleo, etilenoglicol e água (que têm baixa condutividade) para formar nanofluidos. Além disso, a nanopartícula de alumina (Al2O3) é um tipo de óxido metálico que possui uma variedade de aplicações devido às suas propriedades estruturais e físico-químicas únicas, como resistência ao desgaste, distribuição de medicamentos, dispersão aquosa, revestimento de superfícies metálicas, etc. investigou os aspectos de transferência de calor de nanofluidos, que são dispersões coloidais de partículas líquidas. Mais tarde, Khan e Pop2 ampliaram o conceito de nanofluido considerando o fluxo que passa por uma folha extensível. Eles detectaram que a taxa de transporte de calor diminui devido a cada parâmetro adimensional. O conceito de BL em fluxo de nanofluido (NF) utilizando nanopartículas de Ag e Cu foi desenvolvido por Vajravelu et al.3. Eles descobriram que a largura da camada limite diminui mais no caso do Ag à base de água em comparação com os nanofluidos de Cu à base de água. Makinde e Aziz4 estudaram o comportamento do fluxo induzido por nanofluidos de uma folha extensível, considerando a condição de contorno convectiva. Eles mostraram que o impacto do número de Lewis na temperatura do fluido é o menor. O desempenho da flutuabilidade térmica incorporando nanomateriais em uma folha extensível permeável contínua junto com deslizamento e absorção/geração de calor foi examinado por Das5. Bachok et al.6 investigaram o problema de fluxo instável adjacente a um ponto de estagnação incorporando nanolíquido. Eles apresentaram soluções duplas para o fluxo em desaceleração. Uddin e Harmand7 examinaram o fluxo de nanofluido dependente do tempo através de uma superfície vertical da placa embutida em um meio poroso com convecção livre. Eles notaram que a taxa de transferência de calor (THR) inicialmente aumenta e depois começa a diminuir devido à concentração de partículas. Os fluxos constantes e instáveis ​​que passam por uma folha móvel com nanofluido em um fluxo livre externo constante foram examinados por Roşca e Pop8. Eles executaram a análise de estabilidade temporal para verificar a solução fisicamente realizável (estável) e pragmática se a primeira solução é estável. Das9 inspecionou o BLF através de uma folha extensível porosa irregular sob a consideração de minúsculas nanopartículas com efeitos de deslizamento combinados. Ele mostrou que a concentração de nanopartículas aumenta devido ao parâmetro de deslizamento. Reddy e Chamkha10 investigaram os impactos de Soret (SR) e Dufour (DU) no fluxo das forças de Lorentz em meios porosos (PMA) causados ​​por nanopartículas de TiO2 e Al2O3 à base de água. Eles monitoraram uma melhoria considerável na transferência de calor devido à presença de nanopartículas. Uddin et al.11 estudaram o impacto da geração/absorção de calor no fluxo magnético de nanofluidos através de um disco permeável rotativo. Eles determinaram que nanopartículas com tamanhos pequenos, maior absorção de calor e sucção aceleram o processo de HT. As características do fenômeno de transporte de calor para o fluxo forçado de nanopartículas convectivas de uma folha móvel com uma fonte/dissipador de calor embutido em um PMA foram estudadas por Ghosh e Mukhopadhyay12. Eles descobriram resultados duplos quando o fluxo livre e a placa viajam em direções reversas. Waini et al.13 examinaram as impressões de SR e DU no fluxo de nanofluido através de uma agulha móvel fina através do modelo de Tiwari e Das e apresentaram resultados binários para um único valor de um parâmetro. Na presença de nanopartículas, constatou-se que o UBS do fator de atrito e do HT aumenta enquanto o coeficiente de transferência de massa cai. O impacto das forças de Lorentz em um fluxo 3D cruzado de direção streamwise através da incorporação de nanofluido usando a correlação Koo-Kleinstreuer-Lee (KKL) foi inspecionado por Khan et al.14. Verificou-se que a taxa de transferência de massa cai, mas a taxa de transferência de calor aumenta devido ao número de Soret. Uddin et al.15 examinaram minuciosamente o impacto do campo magnético no fluxo do ponto de estagnação do nanofluido com transferência de calor de uma folha extensível/encolhível e encontraram soluções duplas utilizando uma abordagem metaheurística inovadora. Khan et al.16 exploraram o estímulo da bioconvecção através de direções de nanofluido cooperante em fluxo contínuo e cruzado e relataram a existência de soluções duplas. Reddy e Goud17 exploraram a regra da radiação no fluxo 2D em direção a um SP induzido por nanofluido através de um cilindro extensível. Eles observaram que a temperatura e o perfil das frações de nanopartículas melhoram em resposta ao aumento das influências do parâmetro de radiação. Asogwa et al.18 examinaram as características do EMHD no fluxo radiativo do nanofluido Casson através de uma folha elástica reativa. Eles perceberam que os gradientes aumentam à medida que o número de Hartmann modificado aumenta. Goud et al.19 inspecionaram o impacto da radiação e do aquecimento Joule no fluxo magnético de nanofluido através de uma folha esticada exponencialmente com um meio de estratificação térmica. Com valores crescentes do número de Eckert, a TTBL (espessura da camada limite térmica) aumenta como resultado do aquecimento por fricção. Mais sobre a importância dos nanofluidos pode ser observada em artigos recentes20,21,22 com diferentes aspectos.