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Dec 29, 2023

Analyse du transfert thermique de la flottabilité s'opposant au flux rayonné de nanoparticules d'alumine dispersées dans l'eau

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 10725 (2023) Citer cet article 440 Accès aux détails des métriques Une correction d'auteur à cet article a été publiée le 17 juillet 2023 Cet article a été

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 10725 (2023) Citer cet article

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Une correction de l'auteur à cet article a été publiée le 17 juillet 2023.

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Le refroidissement et le chauffage sont deux processus critiques dans les secteurs du transport et de la fabrication. Les solutions fluides contenant des nanoparticules métalliques ont une conductivité thermique plus élevée que les fluides conventionnels, permettant un refroidissement plus efficace. Ainsi, le présent article est une exploration comparative de la flottabilité indépendante du temps et du flux de transfert de chaleur des nanoparticules d'alumine dispersées dans l'eau en tant que fluide régulier induit via un cylindre vertical avec effet mutuel de point de stagnation et de rayonnement. Sur la base de certaines hypothèses raisonnables, le modèle d'équations non linéaires est développé puis abordé numériquement à l'aide du solveur bvp4c MATLAB intégré. Les impacts de divers paramètres de contrôle sur les gradients sont étudiés. Les résultats révèlent que l’aspect du facteur de friction et du transport de chaleur augmente grâce à l’incorporation de nanoparticules d’alumine. L'implication du paramètre de rayonnement montre une tendance croissante du taux de transfert de chaleur, entraînant une amélioration de l'efficacité du flux thermique. De plus, la répartition de la température augmente en raison des paramètres de rayonnement et de courbure. On constate que la branche des résultats doubles existe dans le cas du flux opposé. De plus, pour des valeurs plus élevées de la fraction volumique des nanoparticules, la contrainte de cisaillement réduite et le taux de transfert thermique réduit ont augmenté respectivement de près de 1,30 % et 0,0031 % pour la solution de la première branche, tandis que de près de 1,24 % et 3,13 % pour la branche inférieure. solution.

L'analyse des nanofluides est l'un des domaines de recherche les plus exigeants en raison de la vaste gamme d'applications dans diverses industries et domaines d'ingénierie. En raison de leur petite taille et de leur grande surface précise, les nanofluides ont une conductivité thermique élevée, ce qui contribue à une stabilité à long terme et à un blocage minimal dans une variété de phénomènes physiques tels que le broyage, la réfrigération électronique, le pompage péristaltique utilisé dans les traitements du diabète, l'usinage et bientôt. Le nanofluide est utilisé comme liquide de refroidissement dans les applications industrielles. Les nanofluides peuvent être exploités dans de nombreuses autres applications en raison de leurs nouvelles propriétés de transfert de chaleur. Des nanoparticules de métaux tels que l'or, le cuivre, l'argent et l'aluminium, ainsi que des oxydes métalliques tels que l'oxyde de titane, l'alumine et l'oxyde de cuivre, sont utilisées dans des fluides ordinaires comme l'huile, l'éthylène glycol et l'eau (qui ont une mauvaise conductivité) pour former des nanofluides. De plus, les nanoparticules d'alumine (Al2O3) sont un type d'oxyde métallique qui a de nombreuses applications en raison de ses propriétés structurelles et physicochimiques uniques, telles que la résistance à l'usure, l'administration de médicaments, la dispersion aqueuse, le revêtement de la surface métallique, etc. Choi et Eastman1 a étudié les aspects du transfert de chaleur des nanofluides, qui sont des dispersions colloïdales liquide-particules. Plus tard, Khan et Pop2 ont étendu le concept de nanofluide en considérant l'écoulement au-delà d'une feuille étirée. Ils ont détecté que le taux de transport de chaleur diminue en raison de chaque paramètre sans dimension. Le concept de BL dans un flux de nanofluide (NF) utilisant des nanoparticules d'Ag et de Cu a été développé par Vajravelu et al.3. Ils ont constaté que la largeur de la couche limite rétrécissait davantage dans le cas de l’Ag à base d’eau que dans le cas des nanofluides de Cu à base d’eau. Makinde et Aziz4 ont étudié le comportement de l'écoulement induit par les nanofluides provenant d'une feuille qui s'étire tout en tenant compte de la condition aux limites convectives. Ils ont montré que l’impact du nombre de Lewis sur la température du fluide est le plus faible. Les performances de flottabilité thermique en incorporant des nanomatériaux dans une feuille étirable perméable continue ainsi que le glissement et l'absorption/génération de chaleur ont été examinées par Das5. Bachok et al.6 se sont penchés sur le problème d'écoulement instable adjacent à un point de stagnation incorporant un nanoliquide. Ils ont présenté des solutions doubles pour le flux décélérant. Uddin et Harmand7 ont examiné le flux de nanofluide en fonction du temps sur une surface verticale de la plaque noyée dans un milieu poreux à convection libre. Ils ont remarqué que le taux de transfert de chaleur (RHT) augmente d’abord puis commence à diminuer en raison de la concentration des particules. Les écoulements réguliers et instables sur une feuille en mouvement contenant un nanofluide dans un flux libre externe constant ont été examinés par Roşca et Pop8. Ils ont exécuté l'analyse de stabilité temporelle pour vérifier la solution physiquement réalisable (stable) et pragmatiquement que la première solution est stable. Das9 a inspecté le BLF au-delà d’une feuille étirable poreuse irrégulière en prenant en compte de minuscules nanoparticules avec des effets de glissement combinés. Il a montré que la concentration de nanoparticules augmente en raison du paramètre de glissement. Reddy et Chamkha10 ont étudié les impacts de Soret (SR) et Dufour (DU) sur l'écoulement des forces de Lorentz dans des milieux poreux (PMA) provoqués par des nanoparticules de TiO2 et d'Al2O3 à base d'eau. Ils ont observé une amélioration considérable du transfert de chaleur due à la présence de nanoparticules. Uddin et al.11 ont étudié l'impact de la génération/absorption de chaleur sur le flux magnéto de nanofluides à travers un disque perméable rotatif. Ils ont déterminé que les nanoparticules de petite taille, avec une plus grande absorption de chaleur et une plus grande aspiration, accélèrent le processus HT. Les caractéristiques du phénomène de transport de chaleur pour le flux convectif forcé de nanoparticules provenant d'une feuille mobile avec une source/puits de chaleur intégré dans un PMA ont été étudiées par Ghosh et Mukhopadhyay12. Ils ont découvert des résultats doubles lorsque le flux libre et les plaques se déplacent dans des directions inverses. Waini et al.13 ont examiné les impressions SR et DU sur le flux de nanofluide devant une fine aiguille mobile à travers le modèle de Tiwari et Das et ont présenté des résultats binaires pour une valeur unique d'un paramètre. En présence de nanoparticules, il a été constaté que l'UBS du facteur de frottement et le HT augmentent tandis que le coefficient de transfert de masse diminue. L'impact des forces de Lorentz sur un écoulement 3D croisé dans le sens du courant via l'incorporation d'un nanofluide utilisant la corrélation Koo – Kleinstreuer – Lee (KKL) a été inspecté par Khan et al.14. Il a été constaté que le taux de transfert de masse diminue mais que le taux de transfert de chaleur augmente en raison du nombre de Soret. Uddin et al.15 ont examiné l'impact du champ magnétique sur le flux de nanofluide au point de stagnation avec transfert de chaleur à partir d'une feuille étirable/rétractable et ont trouvé des solutions doubles en utilisant une approche métaheuristique innovante. Khan et al.16 ont exploré le stimulus de bio-convection à travers des directions de nanofluides coopérant dans le sens du courant et à flux croisés et ont signalé l'existence de solutions doubles. Reddy et Goud17 ont exploré la règle du rayonnement sur un flux 2D vers un SP induit par un nanofluide à travers un cylindre étirable. Ils ont observé que la température et le profil des fractions de nanoparticules s'améliorent en réponse à l'augmentation des influences du paramètre de rayonnement. Asogwa et al.18 ont examiné les caractéristiques de l'EMHD sur le flux radiatif du nanofluide Casson à travers une feuille étirable réactive. Ils ont perçu que les gradients augmentent à mesure que le nombre de Hartmann modifié augmente. Goud et al.19 ont inspecté l'impact du rayonnement et du chauffage Joule sur le flux magnéto de nanofluide à travers une feuille étirée de manière exponentielle avec un milieu thermiquement stratifié. Avec des valeurs croissantes du nombre d'Eckert, la TTBL (épaisseur de la couche limite thermique) augmente en raison du chauffage par friction. De plus amples informations sur l’importance des nanofluides peuvent être observées dans des articles récents20,21,22 sous différents aspects.