具有组合磁力和多孔介质的热迁移辐射纳米流体流向移动楔的数值方面

科学报告|(2022) 12:10120| https://doi.org/10.1038/s41598-022-14259-x1 打开热的数值方面具有组合磁力和多孔介质的向移动楔迁移的辐射纳米流体流动Ehsan Ul Haq1、Sami Ullah Khan2、Tasawar Abbas1、Kamel Smida3、Qazi Mahmood Ul Hassan1, Bilal Ahmad1, M. Ijaz Khan4,5, Kamel Guedri6, Poom Kumam7,8 & Ahmed M. Galal9,10研究人员不断研究纳米材料，并探索热工程、生物医学和工业系统中的许多多学科应用。在当前问题中，对受热辐射和多孔介质影响的纳米流体的热迁移流动进行了分析模拟。移动楔形支持流动模式。热源效应也被用来提高传热率。讨论了热泳现象的应用。所制定的表达式集通过实现进行分析处理变分迭代法（VIM）。通过将数值日期与现有文献进行比较来验证模拟。 VIM解析可以有效地处理非线性耦合流动系统。突出显示了不同参数对流态的物理影响。此外，数值结果列出了努塞尔数。符号列表ß楔形拉伸率(你,v)速度分量G无量纲温度p 压力电导率乙0磁场强度ρf流体密度β楔角ψ流功能C 专注吨温度1华大学数学系，华坎特 47040，巴基斯坦。 2 伊斯兰堡 COMSATS 大学数学系，萨希瓦尔 57000，巴基斯坦。 3 AlMaarefa 大学应用科学学院普通科学系，DiriyahRiyadh 13713，沙特阿拉伯。 4 里法国际大学数学与统计系，I-14，伊斯兰堡 44000，巴基斯坦。 5北京大学力学与工程科学系，北京，中国。 6乌姆古拉大学工程与伊斯兰建筑学院机械工程系，P.O. Box 5555，麦加 21955，沙特阿拉伯。 7理论和计算科学卓越中心 (TaCS-CoE) 和 KMUTT 定点研究实验室，SCL 802 室定点实验室，科学实验室大楼，数学系，理学院，吞武里国王科技大学 (KMUTT)，126 Pracha-Uthit Road, Bang Mod, Thung Khru, Bangkok 10140, Thailand。 8中国医科大学附属中国医科大学附属医院医学研究部，台湾台中 40402 9萨塔姆·本·阿卜杜勒阿齐兹王子大学工程学院机械工程系， Wadi addawaser 11991，沙特阿拉伯。 10 曼苏拉大学工程学院生产工程与机械设计系，埃及曼苏拉 P.O 35516。电子邮件：poom.kum@kmutt.ac.th； ahm.mohamed@psau.edu.sa 科学报告|(2022) 12:10120 |https://doi.org/10.1038/s41598-022-14259-x2米磁参数ķ孔隙率参数R辐射参数欧共体埃克特数问热源常数Nt热泳参数乐刘易斯号公关普朗特常数铌布朗参数回覆当地雷诺数比照皮肤分数系数怒当地努塞尔编号嘘当地舍伍德号码如今，研究人员和工程师对研究纳米流体热传输问题表现出极大的兴趣。事实上，不同的工作液体的热效率较差，不适合热传输应用。通过使用微小尺寸的纳米颗粒添加剂可以克服这个问题。用氧化物、金属和碳纳米管等小尺寸材料悬浮基液被认为是增强热传输过程的有效解决方案。实验证明，这些纳米流体传达了基础溶液的惊人热特性。与水或油等简单液体相比，纳米流体具有改进的热扩散率、传导性、对流热系数和粘度。纳米粒子在混合发动机、生物科学、燃料、医疗、制药、工程、纳米技术以及众多机械和化学工业中都有重要应用。享有盛誉的应用包括发电、癌症化疗、设备和反应器的冷却、隔热、人工心脏手术、太阳能吸收、冷却器和冰箱的效率等。1 利用纳米材料的基本热方面。特基尔马佐格鲁2 通过执行流体动力学的外部框架，提出了纳米流体的热动力学，并确保了纳米流体的稳定性。纳迪姆等人。3 测试了纳米流体的传热增强，涉及各向异性滑移效应的实施。侯赛因扎德等人。4证明了微生物对三维纳米粒子流动的作用受到交叉基材的影响。拉马纳哈里等人。5观察到具有 Marangoni 传输和活化能的纳米流体流动的传热持续。熊等人。6 由于垂直针携带纳米颗粒，计算了 Darcy-Forchheimer 流的热观测。 Xiong 等人的分析详细阐述了针对不同纳米粒子的优化滑流考虑。7.贝诺斯等人。8观察到碳纳米管自然对流的热趋势。格昆塔斯等人。9 研究了用于热交换器的氧化铝纳米颗粒流动。马杜克什等人。10 研究了携带 AA7072 和 AA7075 纳米粒子的纳米流体分析，这些纳米粒子由移动弯曲空间确定。哈米德等人。11讨论了霍尔电流在乙二醇和混合纳米流体悬浮液中的应用。石等人。12观察了反映活化能特征的交叉纳米流体的上组生物对流。 Khan 等人打算基于微生物的耦合应力纳米流体流动的生物燃料应用。13.具有熵生成特征的纳米材料的旋转锥流由 Li 等人指导。14.液体的质量运动和对流热在各种热工程应用中得到保证，用于即时热隔离、原油精炼、热交换器和有毒废物处理15.同样，边界层理论也被用于各种工程领域。该原理中最常用的是定义作用在物体上的皮肤摩擦阻力，如飞机机翼、涡轮叶片或整艘船的阻力。16.第一次，福克纳和斯坎7 开发了一个跨静态楔的稳定层流模型，以突出边界层普朗特原理的适用性。在他们的工作中，为了减少边界层受限的微分方程，Falkner-Skan 使用相似变换到 3rd阶正态非线性微分方程。随后，哈特里8使用相似变换来研究类似的问题，并在数值上提供了各种楔角的壁剪应力的结果。后来，Vajravelu 和 Nayfeh 对楔形和锥形处的磁流体对流进行了数值探索9在他们的研究中，流动和热传递特性的数值结果显示了许多有趣的行为。之后，Watanabe 和 Pop 研究了 MHD 对流自由流动穿过磁场并沿楔形产生横向效应10.此外，易11研究了非等温楔和 Chamka 等人。12 沿着热影响的平均值检查了非等温楔中热辐射效应的存在。在热量产生/吸收的发生中，Ahmad 和 Khan13 研究了沿对流运动的楔块上的粘性耗散影响。这项工作已经针对许多无量纲参数值进行了数值研究。 Goud 等人研究了具有不同流场的各种流域。14.由 B.S. 管理的滑动边界条件拉伸片上 MHD 驻点流上热辐射摆动的研究古德16.最近，通过倾斜的锥形垂直导管研究了霍尔电流对 MHD 蠕动血流动力学的传质、焦耳热和影响，17. Mukhopadhyay 等人观察到 Casson 流体沿热量转换的流动对对称楔的影响。18. Naik 等人检查了 Casson 流体流过拉伸片材的异质对流对辐射和霍尔的影响。19.目前，Bushra 等人。20 检查了两侧有可拉伸和旋转圆盘的 3D 生物对流 Casson 纳米流体流。在磁场发生时，阿里和阿里姆21 使用 falkner skan 模型通过活动渗透楔检查了纳米流体的边界层研究流动。阿马尔等人。22分析了 MHD 层流边界层沿 MHD 传热和传质影响通过楔形流动。贾法尔等人。23询问沿感应磁场平行流中的楔形运动。 Kasmani 等人研究的化学反应的影响。24在纳米流体边界层的热量沿吸收和吸热的楔形对流传输中。在一个可渗透的拉伸 科学报告|(2022) 12:10120 |https://doi.org/10.1038/s41598-022-14259-x3σ乙 0楔形，苏等人。25研究了欧姆加热和热辐射的影响。 Ganapathirao 等人探索了楔形化学反应的混合非定常边界层对流流动，在吸收热量的背景下注入/吸入行为。26. Suleman 等人仔细研究了 MHD Catto-Christo 通过楔形和锥体的流动模式，这些流动模式受到不同热源和汇的影响。27.拉赫曼等人。28 评估了纳米流体在水中穿过沿对流热的产生/吸收表面的楔形物。汗等人。29通过多孔楔形数值研究了热辐射对 MHD 生物对流的影响。阿巴斯等人。30 研究了热辐射和通过多孔介质的部分滑移对导电粘性流体性能的影响。大量工程师和科学家研究了在各种热物理规范下跨拉伸表面的边界层纳米流体流动。这些问题往往更难以用数值或分析方法解决，并且实施了各种技术31.目前的交流是对 MHD 边界层通过楔形穿过多孔介质的众多流动效应的临时说明，以及沿热和辐射源影响的热质量传递。随着纳米流体在各种工程和工业现象中的积极应用，此类研究认可了热源和热辐射在移动楔形纳米流体磁化流动中的应用。通过使用变分迭代法（VIM）进行分析模拟。本次调查主要实现以下目标：•提出了一种不同旋转角度的纳米流体楔形流动的数学模型。•流体流动受到多孔介质和磁力的影响。•采用热源和外热源分析传热现象。•磁纳米粒子的应用主要集中在热迁移现象上。•遵循一种新颖的变分迭代方法（VIM）来模拟计算38.•VIM 方案的准确性与不同的方案进行核对和验证。•参考文献中列出了流体流动分析的一些最新进展。45.数学公式考虑通过楔形的二维层流边界层的流动。这种流动是嵌入多孔介质中的不可压缩的导电纳米流体，而传热效应是由粘性效应引起的。 x 轴平行于板，而 y 轴与自由流相反。图式化是基于 Amar 和 Kishan 描述的坐标系和躯体发育22.测量温度 (TW) 和纳米粒子浓度连续波在楔形壁处均匀且恒定，相应地，大于周围的纳米颗粒(C∞) 和环境温度(吨∞)，以同样的方式。流体的物理特性是连续的，具有固定的磁性乙0，垂直于楔形壁并用于正 y 轴。由于与适用的磁场相比它相对较小，因此感应磁场是运动中导电流体的原因被忽略了。使用上述假设，通量的控制方程如下∂你+∂v=0(1)∂X ∂是的∂你∂v你+v∂X ∂是的杜=uedx∂2v+v∂是的2−2 0你,ρ(2)∂吨∂吨∂2吨 ∂吨∂CD∂吨2问/五∂你2你+v=αF+τD B+吨+(吨−吨∞)+ F ∂X ∂是的∂是的2∂是的∂是的吨∞∂是的ρCρCρ∂是的 σ1吨3∂2吨 +∞,(3)3ρCρķ1∂是的2∂C ∂C∂2CDT∂2吨你∂X+v∂是的=D乙∂是的2+吨∂是的2(4)边界条件为你−uw(X)=苏(X),v=0,吨=TW,C=连续波为了是的=0,你=ue(X),吨→吨∞,C→C∞为了是的→,(5)这里修复移动参数表示为ß, 用于拉伸楔形物ß是负的，相反，ß然而，对于收缩楔形是积极的，ß = 0 为静态楔子。这里的速度分量由(你, v) 沿着(X, 是的)路径。相似地ü(X)=ü∞厘米表示超出边界层的楔形处的流体速度。然后等式。 (3) 可以是以下形式：1∂pρF∂X使用方程式。 (6) 在等式。 (2)，我们有=ü∂ü+∂Xσ乙2VF+ü,ρFķ(6)∞ 科学报告|(2022) 12:10120 |https://doi.org/10.1038/s41598-022-14259-x4πG′′fg′心电图2′2 ∞ XX 0∂C∂C你+v∂X∂是的=ü∂ü∂X+VF∂2你∂是的2+σ乙2VF+ρFķ(ü−你),(7)Falkner-Skan 幂律参数用 m 表示，它与楔角对齐，以及 Hartree 压力因子的梯度β= 2米(1 + 米) 是示范β=�对于完整的楔角32.物理上，米=1表示驻点，对于 Blasius 解，正表示压力梯度，而负表示逆压力梯度。现在介绍ψ(x,y)以这种方式作为流函数你=∂ψ,v=∂ψ和使用适当的simi-给定的 larity 变换：(1+米)ü∞1(米−1)∂是的2VF∞1∂X(米−1)′你η=是的(2VF)2X2 ,ψ(X,η)=(1+米)2X2 F(η),F(η)=,vG(η)=(吨−吨∞),φ(η)=(C−C∞).(TW−吨∞)(连续波−C∞)使用上述转换，在方程式中。 (2)-(4) 而等式。 （1）同样满足，则得到如下常微分方程组F′′′F′F′′β(1−F′2)+米+ķ[1−F′0,1+米(1+R)′′′公关+NBGφ+Ntg+qg]0,(8)(9)改变后的边界条件