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Mar 27, 2023

열복사 및 가변 전도성을 갖는 부분 슬립 및 대류 실린더 위의 윌리엄슨 자기 나노유체 흐름

과학 보고서 12권,

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 12727(2022) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

이 논문은 열복사 효과와 함께 신축/수축 원통 위의 MHD 비뉴턴 나노유체 유동에 대한 연구에 관한 것입니다. Buongiorno가 개발한 질량 및 에너지 수송을 위한 2성분 슬립 메커니즘 모델, 즉 브라운 운동과 나노유체의 열영동이 사용됩니다. 팽창/수축하는 실린더에는 대류 열 전달과 불균일한 자기장이 유지됩니다. 미끄럼 경계 조건과 함께 가변 열전도도 및 열 발생 효과가 실린더 표면에 활용됩니다. 유사성 변환을 활용하여 이러한 주요 편미분 방정식은 비선형 상미분 방정식(ODE)으로 변환됩니다. 수치 결과를 얻기 위해 이러한 ODE는 MATLAB 소프트웨어를 사용하는 슈팅 방법으로 해결됩니다. 가변 열전도도, 복사 매개변수, 자기 매개변수, 프란틀 수, 브라운 운동 매개변수, 자기 매개변수, Weissenberg 수, 점도 비율 매개변수 및 물질 전달 매개변수와 같은 다양한 매개변수가 속도, 온도 및 농도에 미치는 영향이 그래픽으로 설명됩니다. 또한, 셔우드수(Sherwood number), 누셀트수(Nsselt number), 피부마찰계수 등도 그림을 통해 논의한다. 분석을 통해 나노유체의 속도는 바이센베르그 수(Weissenberg number)가 높을수록 그리고 실린더가 확장될수록 감소함을 알 수 있습니다. 수축하는 실린더의 경우, 즉 음의 비정상 매개변수의 경우 속도가 증가합니다.

유체 역학은 많은 산업 공정, 화학 공학, 생물 의학 분야 및 첨단 기술, 특히 나노기술에서 중요한 역할을 합니다. 많은 연구자들이 유변학을 더 잘 이해하기 위해 다양한 실제 응용 분야에서 유체 역학의 무결성을 설명하려고 시도하고 있습니다. 엔지니어와 과학자들은 특히 비뉴턴 유체를 연구의 주요 초점으로 강조했습니다. 용액, 특정 연료, 종이 재료, 페인트, 화장품, 슬러리, 오일 및 다결정 용융물과 같은 많은 산업용 액체는 비뉴턴 유체 특성을 갖습니다. 하나의 유체 표현이 모든 비뉴턴 유체의 모든 특성을 표현할 수 없다는 것은 확립된 사실입니다. 이전의 수많은 문헌 검토에서는 비뉴턴 유체가 다양한 구성 표현을 사용하여 설명될 수 있음이 밝혀졌습니다. 의사소성(전단박화) 유체를 조사하기 위해 Ellis 모델, Cross 모델, Carreau 모델, 거듭제곱 법칙 모델 등을 포함한 여러 모델이 개발되었습니다. 유사가소성 유체 이론에서 Williamson은 유체 역학의 가치를 자세히 설명했습니다. 생명과학, 지구물리학, 석유, 화학 산업 등 다양한 산업 분야에서 실제적으로 구현되기 때문에 매우 중요합니다. 선구적인 연구는 선형으로 늘어난 표면에 흐르는 유체의 특성을 조사하기 위해 Sakiadis1에 의해 수행되었습니다. 스트레칭 시트 위의 유체 흐름을 연구하는 동안 Crane2에서도 유사한 솔루션을 얻었습니다. 그는 또한 동일한 문제에 대한 지수 해법의 닫힌 형식에 대해서도 논의했습니다. Gupta와 Gupta3은 연신된 시트에 대한 흡입 및 송풍 공정을 통해 열 및 질량 전달률에 대한 표현식을 공식화했습니다. 신장된 표면의 가변 열 유속은 Elbashbeshy4에 의해 연구되었습니다. 비정상 연신 시트에 대한 복사 효과는 Aziz El-Aziz5에 의해 검사되었습니다. 수직으로 연신된 시트에 다공성 매질을 사용한 열복사 효과를 Mukhopadyay6가 조사했습니다. Shateyi와 Motsa7은 평면 시트의 질량 및 열 전달 속도를 조사하기 위해 수치 연구를 수행했습니다. 질량 및 열 전달 목적을 위해 Dufour 및 Soret 반응을 사용하는 투과성 대류 가파른 시트에 대한 MHD 및 열 복사의 효과는 Aziz El-Aziz8에 의해 연구되었습니다. 위에서 언급한 작업은 Hady et al.9에 의해 나노유체를 사용하여 비선형 신장 시트 위의 점성 유체 흐름으로 더욱 확장되었습니다. 일정한 밀도로 선형으로 연신된 시트에 흐르는 점성 유체에 대한 MHD 영향은 Pavlov10에 의해 조사되었습니다. Bianco et al.11은 열역학 제2법칙을 적용하여 튜브 내에서 흐르는 물-\(\text{Al}_{2}\text{O}_{3}\) 나노유체의 엔트로피 생성을 최적화했습니다. 이는 입자의 농도, 크기 및 입구 조건의 변화에 ​​따라 튜브 내의 엔트로피가 어떻게 변하는 지 보여줍니다. 선형 및 지수 신장 시트에 대한 다양한 유체 모델이 Nadeem et al.12에 의해 조사되었습니다. 이러한 유체 모델은 공학, 물리학, 화학 공정에 다양하게 응용됩니다. 구리선의 세련된 품질을 만들기 위해 고전적인 응용 분야에는 전자기 유체의 냉각이 포함될 수 있습니다. Elbashbeshy와 Bazid13은 흡입 및 송풍 공정의 시간에 따른 질량과 열 전달을 분석했습니다. Noreen et al.14은 비대칭 채널에서 Williamson 나노유체 흐름을 분석적으로 연구했습니다. Imad 등15은 Williamson 나노유체에 대한 원뿔과 판을 통한 화학 반응 영향을 논의하기 위해 분석적 접근 방식을 사용했습니다. Ijaz 등16은 줄 가열과 화학 반응을 이용한 엔트로피 최적화를 사용하여 Williamson 나노유체의 가변 점도를 연구했습니다. Williamson 나노유체의 경우 Sami et al.17은 진동 스트레칭 시트를 사용하여 열과 유체 흐름에 대한 자기장의 영향을 조사했습니다.