Fluxo de nanofluido convectivo livre de MHD dissipativo passando por um cone vertical sob reação química radiativa com fluxo de massa

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 2878 (2023) Citar este artigo

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Recentemente, as nanopartículas têm fornecido diversos desafios para diversas questões científicas. As nanopartículas dispersas em uma variedade de fluidos convencionais podem alterar as propriedades de fluxo e transmissão de calor dos fluidos. A técnica matemática é utilizada neste trabalho para investigar o fluxo de nanofluido à base de água MHD através de um cone vertical. O padrão de fluxo de calor e massa é usado neste modelo matemático para examinar MHD, dissipação viscosa, radiação, reações químicas e processos de sucção/injeção. A abordagem de diferenças finitas foi usada para encontrar a solução para as equações governantes básicas. Uma combinação de nanofluidos compreendendo nanopartículas incluindo óxido de alumínio (Al\(_{2}\)O\(_{3}\)), prata (Ag), cobre (Cu) e dióxido de titânio (TiO\(_{2} \)) com uma fração de volume de nanopartículas (0, 0,01, 0,02, 0,03, 0,04), dissipação viscosa (\(\epsilon = 0,4, 0,8\)), MHD (M = 0,5, 1,0), radiação (Rd = 0,4 , 1.0, 2.0), reação química (\(\lambda = 0.2, 2.0\)) e fonte/sumidouro de calor (\(\Delta = -3, -2 ,0.5 , 1\)) . As descobertas matemáticas de velocidade, temperatura, concentração, atrito superficial, taxa de transferência de calor, bem como distribuições de números de Sherwood, são analisadas diagramaticamente usando parâmetros de fluxo não dimensionais. Descobriu-se que aumentando o valor do parâmetro de radiação, os perfis de velocidade e temperatura melhoram. A produção de produtos seguros e de alta qualidade para consumidores em todo o mundo depende de misturadores cônicos verticais, de alimentos a remédios, de produtos de limpeza doméstica a produtos de higiene pessoal. Cada tipo de misturador cônico vertical que fornecemos foi especialmente desenvolvido para atender às demandas da indústria. À medida que o misturador aquece na superfície inclinada do cone enquanto os misturadores de cone vertical estão sendo utilizados, a eficácia da moagem pode ser sentida. A temperatura é transferida ao longo da superfície inclinada do cone como consequência da mistura ser misturada rápida e repetidamente. Este estudo descreve a transmissão de calor nesses eventos e suas propriedades paramétricas. A temperatura do cone aquecido é então convectiva para seus arredores.

O termo "nano" foi originalmente usado em 1915 por Oswald1 em seu livro "The World of Neglected Dimensions". A nanotecnologia é um assunto de pesquisa moderno no século 21 devido à propriedade única da matéria em nanoescala. Feito nas últimas décadas, pesquisadores e cientistas de todo o mundo têm tentado pesquisar em vários aspectos da nanotecnologia em uma base constante. A suspensão de partículas metálicas e não metálicas em fluidos convencionais pode melhorar significativamente o desempenho da transferência de calor. O desenvolvimento da nanotecnologia e técnicas de fabricação relacionadas permitiu a produção de partículas nanométricas. Nanofluidos são fluidos contendo nanomateriais (largura um pouco abaixo de 100 nm) em fluidos convencionais de transferência de calor, conforme definido por Choi SUS2 para melhorar as propriedades de transporte de calor. O foco final dos nanofluidos é atingir o maior efeito possível na condutividade térmica usando o menor número possível de nanopartículas. Um nanofluido ganhou vantagens como a capacidade de conduzir o calor com mais eficiência, resfriar os microcanais sem entupir e bombear com mais eficiência devido à sua condutividade térmica aprimorada. Gupta et al.3 investigaram uma análise de Cattaneo-Christov dos fluxos de calor e massa que afetam o líquido MHD Jeffrey depois que ele passa por um cone permeável. A análise de estabilidade foi usada por Annur et al.4 para explorar o efeito da força de empuxo na placa móvel de permeabilidade ao longo dos nanotubos de carbono. Um estudo realizado por Sambath et al.5 abordou as PDEs vigentes para o calor radiativo MHD e o fluxo de transferência de massa passando por um cone vertical quando uma reação química está ocorrendo e soluções numéricas derivadas com base nos métodos de Crank-Nicholson. Hanifa Hanif et al.6 estudaram viscosidades variáveis ​​em fluxos de nanofluidos híbridos à base de água em um cone com um cone permeável invertido durante a geração/absorção de calor. Para realizar a análise numérica, temos que levar em conta o campo magnético existente e o fluxo de calor radiativo. O efeito teórico do movimento browniano no fluxo de convecção natural de nanopartículas ao longo de um cone circular foi estudado por Iqbal et al.7. O trabalho de Kannan et al.8 discutiu escoamento de fluido convectivo laminar com um cone vertical com escoamento de fluido eletricamente condutor gerado por fluxo de calor superficial e campo magnético. Hanif et al.9 investigaram o fluxo bidimensional de um nanofluido à base de água, incluindo uma solução não esférica de nanopartículas de CdTe através de um cone invertido. Thameem Basha et al.10 investigaram a reação química de nanofluidos em duas geometrias diferentes com base em fontes/sumidouros de calor eletrohidromagnéticos e não uniformes. Saleem et al.11 estudaram o escoamento de um nanofluido Walter's B no cone giratório na presença de campos magnéticos. A velocidade angular perto e longe do cone deve ser uma curva linear reversa do tempo. Um efeito na eletromagnetohidrodinâmica foi realmente investigado por Vijayalakshmi et al.12 para um fluido de Casson que reage quimicamente com duas configurações diferentes. Os impactos da força de Lorentz foram estudados por HT Basha et al.13 em um nanofluido que reage quimicamente com duas configurações diferentes para compreender as propriedades de transporte de fluidos. Abdul gaffar et al.14 focaram na influência do MHD radiativo em um fluido não newtoniano viscoelástico de terceiro grau externo a um cone vertical isotérmico. O comportamento da transferência de calor e massa é investigado por Sulochana et al.15 para correntes magneto-hidrodinâmicas através de um cone giratório vertical com radiação térmica e processos químicos. Os pesquisadores PS Reddy et al.16 usaram um cone vertical preenchido com um nanofluido poroso para investigar o calor, bem como as propriedades de transporte de massa. Sreedevi et al.17 pesquisou o estudo de transferência de calor e massa de nanopartículas à base de água compreendendo CNTs de paredes simples e múltiplas ao longo de um cone vertical imerso em um meio poroso exibindo condições de contorno convectivo sob o impacto de um processo químico, bem como sucção/injeção . HT Basha et al.18 estudaram dois tipos diferentes de configurações para descrever o fluxo de nanofluido hidromagnético envolvendo reações químicas de ordem superior, bem como fonte/sumidouro de calor não uniforme. Um fluxo de nanofluido viscoso com aceleração térmica foi investigado por R Vemula et al.19 aplicando uma placa vertical com uma temperatura variável, bem como radiação térmica que é submetida ao campo magnético. O mecanismo do trocador de calor foi estabelecido por S Nandal e R Bhargava20 em um fluxo de convecção natural bidimensional estável de um nanofluido em torno de uma placa inclinada. Como resultado, a convecção não linear, bem como a radiação, foram apresentadas por Mahanthesh et al.21 no fluxo de fluido hiperbólico tangente através de uma superfície vertical aquecida por convecção. PS Reddy et al.22 investigaram o calor, bem como as propriedades de transmissão de massa de um nanofluido de campo magnético junto com uma placa vertical inclinada submersa em uma substância permeável contendo radiação de calor, bem como um componente gerador de calor. Abdul Gaffar et al.23 estudaram o fluxo convectivo plano MHD, transferência de calor e massa do fluido de Jeffrey imiscível viscoelástico através de um cone vertical, incluindo os efeitos da radiação de calor e geração/absorção de calor. Um nanofluido de liga de alumínio à base de água com campo magnético inclinado e condutividade elétrica foi explorado por Sandeep e Animasaun24. Utilizando um cone vertical e uma placa plana saturada com meio poroso não-Darcy, Durairaj et al.25 analisaram o fluxo de Casson gerando ou absorvendo calor por reação química. Especificamente, Sridevi et al.26 criticaram a condição de contorno convectivo com sucção/injeção para transferência de calor da camada limite MHD. PS Reddy et al.27 exploraram o efeito da radiação térmica, bem como a reação química na transmissão de calor e massa em um fluxo de camada periférica de nanofluido convectivo simples ao longo de um cone reto. Um campo magnético uniforme vertical e radiação térmica interagem analiticamente em um experimento de M Turkyilmazoglu et al.28 para influenciar a convecção livre de nanofluidos fluindo sobre uma placa isotérmica infinita horizontal. PS Reddy e AJ Chamkha29 ilustraram o calor convectivo simples da camada periférica, bem como as propriedades de transporte de massa de nanofluidos em torno de um cone vertical usando dois tipos e tamanhos de nanopartículas. N Sandeep e MG Reddy30 ilustraram o modelo matemático considerando a radiação térmica não linear, bem como a influência da fonte/sumidouro de calor para examinar a natureza do projeto de transporte de calor do fluxo de nanofluido MHD eletricamente condutor sobre um cone e uma cunha. CSK Raju et al.31 estudaram o papel do movimento browniano e da termoforese em nanofluidos na presença de efeitos não uniformes de sucção/injeção de calor, bem como campos MHD variáveis ​​sobre um cone. B Mallikarjuna et al.32 examinou a transmissão térmica e de massa integrada principalmente na presença de um campo magnético, incluindo efeitos de reação química usando fluxo de convecção mista de um fluido newtoniano através de um cone vertical giratório imerso em um meio poroso. IS Oyelakin et al.33 analisaram o nanofluido Cattaneo-Christov Casson com fluxo de viscosidade variável sobre um cone vertical no efeito do movimento browniano imerso no meio poroso.