Exploração dos efeitos da força de Coriolis e radiação térmica na água

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 21733 (2022) Citar este artigo

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As propriedades termofísicas aprimoradas dos nanofluidos híbridos os tornam aplicáveis ​​em uma infinidade de aplicações mecânicas e de engenharia que exigem maior transferência de calor. O presente estudo se concentra em um fluxo nanofluido híbrido tridimensional de cobre-alumínio \(\left( Cu\text{- }Al_{2}O_{3}\right)\)-água dentro da camada limite com transferência de calor sobre uma placa rotativa que se estende exponencialmente, submetida a um campo magnético inclinado. A folha gira a uma velocidade angular \(\Omega\) e o ângulo de inclinação do campo magnético é \(\gamma\). Empregar um conjunto de transformação de similaridade apropriada reduz as PDEs governantes a EDOs. As EDOs resultantes são resolvidas com o código de diferenças finitas com Shooting Technique. A velocidade primária aumenta em grandes rotações, mas a velocidade secundária diminui à medida que a rotação aumenta. Além disso, o campo magnético se opõe ao fluxo e, assim, causa uma redução nas velocidades primária e secundária. Aumentar a fração de volume reduz o coeficiente de atrito da pele e aumenta a taxa de transferência de calor.

O campo da nanotecnologia tem cativado o interesse de pesquisadores nas últimas décadas. Os nanolíquidos são compostos por alguns líquidos transportadores, como a água, com algumas nanopartículas sólidas (partículas com menos de 100 nm de diâmetro). As aplicações dos nanolíquidos são em usinas de energia, resfriamento de reatores nucleares, aeronaves e microrreatores. Primeiramente, Choi e Eastman1 revisaram as características termofísicas das nanopartículas. Numerosos estudiosos escreveram relatórios significativos sobre o comportamento térmico de nanopartículas e nanolíquidos. Ali et al.2 realizaram uma análise minuciosa dos efeitos do aquecimento ôhmico no fluxo de nanofluidos. Waqas et al.3 revisaram a corrente nanolíquida de Maxwell iniciada por um cilindro considerando a bioconvecção. Khan et al.4 estudaram o escoamento de nanolíquido com efeito magnético e energia de ativação. Zhou et al.5 examinaram a corrente de nanofluidos de Williamson levando em conta os efeitos de bioconvecção e dupla difusão. Consulte6,7,8,9,10 para estudos mais recentes sobre nanofluido. Recentemente, o nanofluido híbrido ganhou mais atenção dos pesquisadores. Isso se deve à sua maior condutividade térmica em comparação com os nanofluidos; e assim o nanofluido híbrido serve como uma melhor escolha para transferência de calor em dispositivos ou sistemas térmicos11,12,13,14,15,16,17,18,19,20. Um nanofluido híbrido é uma suspensão projetada de duas nanopartículas sólidas separadas amalgamadas em um líquido de base. Sua condutividade térmica é maior do que a de um nanofluido simples. Anuar et al.21 exploraram o fluxo magnetohidrodinâmico de nanolíquido híbrido à base de cobre-alumina e descobriram que a separação da camada limite é retardada por um campo magnético crescente. O estudo também mostra suas duas soluções; solução estável e solução instável. Mabood et al.22 tipificaram o efeito da radiação de calor no fluxo MHD de um nanofluido híbrido e os resultados mostram que a velocidade do fluxo diminui à medida que a concentração de massa aumenta. Gowda et al.23 examinaram uma corrente fluida contendo nanopartículas duais sobre um disco giratório na deposição de partículas contabilizadas. A velocidade ascendente do movimento do disco levou a um aumento tanto na velocidade tangencial quanto na radial. A transferência de massa também diminui à medida que a termoforese aumenta.

Muitos sistemas contemporâneos de troca de calor que requerem temperaturas muito altas dependem da radiação térmica nas operações de fluxo e transferência de calor. A radiação térmica é um tipo de fenômeno de transferência de calor que distribui energia térmica por meio de partículas líquidas. A estimulação do impacto da radiação na corrente magnetohidrodinâmica tem grande apelo em uma infinidade de operações industriais e técnicas envolvendo altas temperaturas, como a fabricação de bombas de petróleo, produção de chips elétricos, placas de papel e resfriamento de componentes metálicos. Khan et al.24 investigaram os efeitos da termoforese no fluxo de líquido de segundo grau com efeito de radiação sobre uma superfície em expansão. As equações foram tornadas adimensionais e a equação diferencial ordinária não linear resultante foi resolvida usando o Método de Análise de Homotopia. Ao aumentar a espessura do filme e a força do campo magnético, descobriu-se que os perfis de velocidade são reduzidos significativamente. Os perfis de temperatura aumentam com o aumento do parâmetro de condutividade térmica. Em um estudo de Animasaun et al.25, descobriu-se que o número de Nusselt \(-\theta '\left( 0\right)\) aumenta com o número de Prandtl a uma taxa ótima de 1,53 quando a transmissão de energia térmica por eletro -ondas magnéticas é mínima.