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Jan 13, 2024

Transfert de chaleur et de masse d'un écoulement de liquide micropolaire dû à une surface poreuse d'étirement/rétrécissement avec des nanoparticules ternaires

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 3011 (2023) Citer cet article 1490 Accès à 2 citations Détails des métriques La présente enquête est menée pour prédire les caractéristiques d'écoulement d'un

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 3011 (2023) Citer cet article

1490 Accès

2 citations

Détails des métriques

La présente étude vise à prédire les caractéristiques d'écoulement d'un liquide micropolaire infusé de nanoparticules ternaires sur une surface d'étirement/rétrécissement sous l'impact de réactions chimiques et de rayonnements. Ici, trois nanoparticules de formes différentes (oxyde de cuivre, graphène et nanotubes de cuivre) sont suspendues dans H2O pour analyser les caractéristiques d'écoulement, de chaleur et de transfert de masse. L'écoulement est analysé à l'aide du modèle Darcy inverse, tandis que l'analyse thermique est basée sur le rayonnement thermique. De plus, le transfert de masse est examiné à la lumière de l’impact des espèces chimiquement réactives de premier ordre. Le problème d'écoulement considéré est modélisé avec les équations gouvernantes. Ces équations directrices sont des équations aux dérivées partielles hautement non linéaires. En adoptant des transformations de similarité appropriées, les équations aux dérivées partielles sont réduites à des équations différentielles ordinaires. L'analyse des transferts thermiques et de masse comprend deux cas : PST/PSC et PHF/PMF. La solution analytique pour les caractéristiques d'énergie et de masse est extraite en termes d'une fonction gamma incomplète. Les caractéristiques d'un liquide micropolaire sont analysées pour divers paramètres et présentées sous forme de graphiques. L’impact du frottement cutané est également pris en compte dans cette analyse. L'étirement et le taux de transfert de masse ont une grande influence sur la microstructure d'un produit fabriqué dans les industries. Les résultats analytiques produits dans la présente étude semblent utiles dans l’industrie des polymères pour la fabrication de feuilles de plastique étirées.

L'étude théorique des fluides micropolaires est un fluide visqueux qui suspend de minuscules particules inflexibles, très irrégulières, qui tournent et tournent légèrement autour de leurs propres axes. Les fluides comme le sang, la peinture, les fluides lubrifiants, les fluides anisotropes, les polymères, le sang animal, les structures biologiques complexes sont quelques exemples de microfluides qui ont des applications importantes dans l'industrie. Eringen1 est le pionnier qui a proposé la théorie microfluidique. Dans cette théorie, une nouvelle équation constitutive et un nouveau matériau de micro-rotation indépendant du champ vectoriel sont ajoutés à l'équation de Navier-Stokes. Eringen2 a développé ses recherches antérieures en proposant une théorie généralisée du fluide thermique micropolaire. Guram et Smith3 ont étudié les flux de stagnation des fluides micropolaires avec une synergie forte et faible. Sankara et al.4 ont étudié l'écoulement du fluide micropolaire à travers une feuille étirée en utilisant la méthode d'homotopie hautement convergente pour obtenir les résultats numériques. Plusieurs recherches antérieures, notamment celles de Hady5, Heruska6 et Chiam7, sont motivées par l'importance potentielle de l'écoulement de la couche limite micropolaire dans les applications industrielles. Depuis lors, de nombreux auteurs8,9,10,11,12,13,14,15 ont étudié les impacts de différents paramètres physiques sur les fluides micropolaires, notamment la magnétohydrodynamique (MHD), le chauffage Joule, le rayonnement, la réaction chimique et la dissipation visqueuse.

D’autre part, de nombreuses études ont examiné l’impact de l’inclusion de nanoparticules sur les propriétés de transport de chaleur dans diverses situations physiques. Un nanofluide est un fluide composé de nanoparticules hautement conductrices thermiquement en suspension dans un fluide de base. En raison des nanoparticules métalliques en suspension dans le fluide, le nanofluide a une conductivité thermique supérieure à celle d'un fluide classique, est chimiquement stable et présente des taux de transfert de chaleur améliorés. Le nanofluide est utilisé dans les industries pétrolières, l'industrie pharmaceutique et dans de nombreux autres domaines. Dulal Pal16,17 a analysé les effets Hall et l'écoulement au point de stagnation du nanofluide sur une feuille d'étirement/rétrécissement. Krishnandan et al.18 ont examiné informatiquement le flux de nanoparticules MHD sur une feuille rétrécissante sous l'impact de réactions chimiques et de chaleur appliquée approchant du point de stagnation du fluide micropolaire. Leurs résultats révèlent que lorsque le nombre de Biot augmente, la température du nanofluide et la distribution de les nanoparticules augmentent toutes deux. Alizadeh et al.19 ont étudié le transfert de chaleur entre des matériaux perméables et des parois d'écoulement de nanofluides micropolaires exposées à un champ magnétique et à un rayonnement thermique. L'étude Bilal20 implique des nanoparticules micropolaires convectives mixtes circulant sur une feuille ascendante avec glissement et dissipation ohmique. L'étude sur le flux de nanofluide micropolaire MHD entouré de deux surfaces avec rayonnement et courant Hall a été réalisée par Saeed et al.21. Rafique et al.22 ont discuté du flux hydromagnétique de nanofluides micropolaires. Patnaik et al.23 ont utilisé la technique de calcul ADM-Pade pour analyser le flux de convection mixte du flux de nanofluide micropolaire MHD avec réaction chimique au-delà d'une surface d'étirement poreuse. Aslani et al.24 ont mené une étude sur l'écoulement d'un fluide micropolaire MHD à travers une feuille pénétrable s'étirant/rétrécissant avec un effet de rayonnement. Gadisa et al.25 ont utilisé une technique numérique pour analyser l'effet de la contrainte de couple du flux de nanofluide micropolaire en formulant le problème à l'aide d'un modèle de flux thermique non fondé sur la loi de Fourier.