Erforschung der Auswirkungen der Corioliskraft und der Wärmestrahlung auf Wasser

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 21733 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Aufgrund ihrer verbesserten thermophysikalischen Eigenschaften sind Hybrid-Nanofluide in einer Vielzahl von mechanischen und technischen Anwendungen einsetzbar, die eine verbesserte Wärmeübertragung erfordern. Die vorliegende Studie konzentriert sich auf eine dreidimensionale Kupfer-Aluminiumoxid-\(\left( Cu\text{- }Al_{2}O_{3}\right)\)-Wasser-basierte Hybrid-Nanofluidströmung innerhalb der Grenzschicht mit Wärmeübertragung über einer rotierenden, sich exponentiell ausdehnenden Platte, die einem geneigten Magnetfeld ausgesetzt ist. Das Blatt rotiert mit der Winkelgeschwindigkeit \(\Omega\) und der Neigungswinkel des Magnetfelds beträgt \(\gamma\). Durch den Einsatz einer Reihe geeigneter Ähnlichkeitstransformationen werden die maßgeblichen PDEs auf ODEs reduziert. Die resultierenden ODEs werden mit dem Finite-Differenzen-Code mit Shooting Technique gelöst. Die Primärgeschwindigkeit nimmt bei großer Rotation zu, aber die Sekundärgeschwindigkeit nimmt mit zunehmender Rotation ab. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass das Magnetfeld der Strömung entgegenwirkt und dadurch sowohl die Primär- als auch die Sekundärgeschwindigkeit verringert. Eine Erhöhung des Volumenanteils verringert den Hautreibungskoeffizienten und erhöht die Wärmeübertragungsrate.

Das Gebiet der Nanotechnologie hat in den letzten Jahrzehnten das Interesse der Forscher geweckt. Nanoflüssigkeiten bestehen aus einigen Trägerflüssigkeiten wie Wasser und einigen festen Nanopartikeln (Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 100 nm). Anwendungen der Nanoflüssigkeiten finden sich in Kraftwerken, der Kühlung von Kernreaktoren, Flugzeugen und Mikroreaktoren. Zunächst untersuchten Choi und Eastman1 die thermophysikalischen Eigenschaften von Nanopartikeln. Zahlreiche Wissenschaftler haben bedeutende Berichte über das thermische Verhalten von Nanopartikeln und Nanoflüssigkeiten verfasst. Ali et al.2 führten eine gründliche Analyse der Auswirkungen der ohmschen Erwärmung auf den Fluss von Nanoflüssigkeiten durch. Waqas et al.3 überprüften den von einem Zylinder initiierten Maxwell-Nanoflüssigkeitsstrom unter Berücksichtigung der Biokonvektion. Khan et al.4 untersuchten den Fluss von Nanoflüssigkeiten mit magnetischer Wirkung und Aktivierungsenergie. Zhou et al.5 untersuchten den Williamson-Nanofluidstrom unter Berücksichtigung von Biokonvektions- und Doppeldiffusionseffekten. Siehe 6,7,8,9,10 für neuere Studien zu Nanofluiden. In letzter Zeit hat hybrides Nanofluid bei Forschern mehr Aufmerksamkeit erregt. Dies liegt an der höheren Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu Nanoflüssigkeiten; und daher dient das Hybrid-Nanofluid als bessere Wahl für die Wärmeübertragung in thermischen Geräten oder Systemen11,12,13,14,15,16,17,18,19,20. Ein Hybrid-Nanofluid ist eine künstliche Suspension aus zwei separaten festen Nanopartikeln, die in einer Basisflüssigkeit verschmolzen sind. Seine Wärmeleitfähigkeit ist höher als die eines einfachen Nanofluids. Anuar et al.21 untersuchten den magnetohydrodynamischen Fluss von Hybrid-Nanoflüssigkeiten auf Kupfer-Aluminiumoxid-Basis und fanden heraus, dass die Grenzschichttrennung durch ein zunehmendes Magnetfeld verzögert wird. Die Studie zeigt auch ihre beiden Lösungen; stabile Lösung und instabile Lösung. Mabood et al.22 haben die Wirkung von Wärmestrahlung auf den MHD-Fluss eines Hybrid-Nanofluids typisiert und die Ergebnisse zeigen, dass die Strömungsgeschwindigkeit mit zunehmender Massenkonzentration abnimmt. Gowda et al.23 untersuchten einen Flüssigkeitsstrom, der duale Nanopartikel enthielt, über einer rotierenden Scheibe hinsichtlich der Partikelablagerung. Die Aufwärtsgeschwindigkeit der Scheibenbewegung führte zu einer Erhöhung sowohl der Tangential- als auch der Radialgeschwindigkeit. Auch der Stofftransport nimmt mit zunehmender Thermophorese ab.

Viele moderne Wärmeaustauschsysteme, die sehr hohe Temperaturen erfordern, sind bei Strömungs- und Wärmeübertragungsvorgängen auf Wärmestrahlung angewiesen. Wärmestrahlung ist eine Art Wärmeübertragungsphänomen, bei dem Wärmeenergie über flüssige Partikel verteilt wird. Die Stimulierung der Strahlungseinwirkung auf den magnetohydrodynamischen Strom hat bei einer Vielzahl industrieller und technischer Vorgänge mit hohen Temperaturen, wie etwa der Herstellung von Erdölpumpen, der Herstellung von Elektrochips, Papptellern und der Kühlung metallischer Bauteile, einen enormen Reiz. Khan et al.24 untersuchten die Thermophoreseeffekte auf den Flüssigkeitsfluss zweiter Klasse mit Strahlungseffekt über einer sich ausdehnenden Oberfläche. Die Gleichungen wurden dimensionslos gemacht und die resultierende nichtlineare gewöhnliche Differentialgleichung wurde mit der Homotopieanalysemethode gelöst. Es wurde festgestellt, dass durch die Erhöhung der Filmdicke und der Magnetfeldstärke die Geschwindigkeitsprofile deutlich reduziert werden. Die Temperaturprofile steigen mit zunehmendem Wärmeleitfähigkeitsparameter. In einer Studie von Animasaun et al.25 wurde entdeckt, dass die Nusselt-Zahl \(-\theta '\left( 0\right)\) mit der Prandtl-Zahl mit einer optimalen Rate von 1,53 zunimmt, wenn Wärmeenergie durch Elektro übertragen wird -Magnetische Wellen sind minimal.

Der Fluss und Wärmedurchgang verschiedener Flüssigkeiten durch einen MF wird in einer Vielzahl industrieller Anwendungen und Technologien häufig genutzt. Aufgrund verschiedener Anwendungen in technischen Prozessen und bei der Energiegewinnung hat der Flüssigkeitsfluss über eine ausgedehnte Oberfläche mit MFs großes Interesse geweckt. In den letzten Jahrzehnten wurden zahlreiche Untersuchungen zum MHD-Fluss auf einer Spannfolie/-platte veröffentlicht. Irfan et al.26 untersuchten den Maxwell-Nanoflüssigkeitsfluss durch einen magnetfeldbeaufschlagten Zylinder. Die magnetische Feldstärke verbesserte die Temperatur- und Konzentrationsprofile und hemmte gleichzeitig das Geschwindigkeitsprofil des Maxwell-Nanofluids. Die schmelzenden und magnetischen Auswirkungen auf den Casson-Flüssigkeitsfluss wurden von Nandeppanavar et al.27 gezeigt. Die Studie untersuchte die Wärmeübertragung und Konzentration der doppelt diffusiven freien Konvektionsströmung der elektrisch leitenden Casson-Flüssigkeit hin zu einem Stagnationspunkt. Es wurde festgestellt, dass die Geschwindigkeitsprofile mit zunehmender Magnetfeldstärke abnehmen. Die Ergebnisse der Anwendung von MF auf die chemisch reagierende Casson-Nanoflüssigkeit wurden von Kumar et al.28 beschrieben. Es wurde festgestellt, dass ein Magnetfeld auch die Strömungsgeschwindigkeit hemmt. Khan et al.29 und Oyem et al.30 untersuchten den Einfluss von MF auf einen dissipativen Nanoflüssigkeitsstrom unter Robin-Bedingung. Das Strecken von Modellen ist aufgrund ihrer vielfältigen Anwendungen in der Fertigung wichtig, z. B. als Grenzschicht entlang des Flüssigkeitsfilmkonzentrationsprozesses und zur Extrusion von Polymerfolien aus einem Substrat. Weitere Studien zum MHD-Fluss verschiedener Flüssigkeiten finden Sie unter 9,31.

Die Corioliskraft ist die Kraft, die für die Ablenkung einer strömenden Flüssigkeit in Richtung ihrer Richtung verantwortlich ist. In den grundlegenden Strömungsgleichungen ist die Corioliskraft genauso wichtig wie alle anderen Trägheitskräfte, magnetohydrodynamischen Kräfte und viskosen Kräfte. Auf jede Flüssigkeitsströmung auf der Erdoberfläche wirken die Druckgradientenkraft, die Gravitationskraft, die Zentrifugalkraft und die Reibungskraft. Das Gegenteil gilt für die Atmosphäre und das Wasser, wo die Corioliskraft keinen wesentlichen Einfluss auf alle Transportphänomene hat. Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Vergleich zur Rotationsgeschwindigkeit klein ist, wird der Coriolis-Effekt vernachlässigbar, weshalb der Coriolis-Effekt auf der Erde nicht leicht zu spüren ist. Zahlreiche Forscher erforschen seit Jahrzehnten die Auswirkungen der Coriolis-Kraft auf verschiedene Flüssigkeitsströme32,33,34,35,36,37,38 und in jeder der Studien wurde festgestellt, dass der Coriolis-Effekt einen signifikanten Einfluss auf die Strömungsgeschwindigkeit hat.

Es ist wichtig anzumerken, dass auf der Grundlage der verfügbaren Forschungsliteratur keine Untersuchungen zum gleichzeitigen Einfluss der Wärmestrahlung und der Coriolis-Kraft auf das Wasser durchgeführt wurden, das Kupfer- und Aluminiumoxid-Nanopartikel auf einer rotierenden, sich exponentiell ausdehnenden Platte transportiert. Daher ist diese Studie neu und hat praktische Bedeutung für Mathematik und Ingenieurwissenschaften und wird Raum für weitere Forschung eröffnen. Die folgenden Forschungsfragen werden in dieser Studie beantwortet;

Wie wirkt sich der zunehmende Coriolis-Effekt auf den Fluss von Hybrid-Nanofluiden auf Kupfer-Aluminiumoxid-Wasser-Basis aus, die Wärmestrahlung ausgesetzt sind?

Wie wirkt sich eine Erhöhung der MF-Festigkeit auf die Hautreibungs- und Wärmeübertragungsratenkoeffizienten in der Strömung einer Hybrid-Nanofluidströmung auf Kupfer-Aluminiumoxid-Wasser-Basis aus?

Wie wirkt sich ein zunehmender Neigungswinkel auf den Fluss wasserbasierter Hybrid-Nanoflüssigkeiten aus?

Wie wirkt sich ein zunehmender Volumenanteil auf die Wärmeübertragungsrate im Fluss eines wasserbasierten Hybrid-Nanofluids aus?

Diese Studie analysiert einen 3D-Grenzschichtfluss eines elektrisch leitenden Hybrid-Nanofluids auf Wasserbasis an einer exponentiell gedehnten Folie vorbei. Abbildung 1 zeigt den Aufbau der Flusskonfiguration. Das Blatt rotiert mit der Winkelgeschwindigkeit \(\Omega\) und die Strömung ist stetig, laminar und inkompressibel. Ein geneigter MF der Stärke B wird in einem Winkel \(\gamma .\) auf die Oberfläche ausgeübt. Gemäß den Formulierungen von Nayak et al.39 und Oke et al.35 sind die Gleichungen für die Strömung in den Gleichungen angegeben. (1–4);

Die Rand- und Anfangsbedingungen sind in den Gleichungen angegeben. (5) und (6);

Flow-Konfiguration.

Die effektive dynamische Viskosität \(\mu _{hnf}\) und die effektive Dichte \(\rho _{hnf}\) des Hybrid-Nanofluids21 sind in Gleichung definiert. (7) unten;

Dabei ist \(\phi\) der Gesamtvolumenanteil, definiert als \(\phi =\phi _{1}+\phi _{2}\)10. Die effektive thermische Diffusionsfähigkeit \(\alpha _{hnf}\) und die spezifische Wärmekapazität \(\left( \rho c_{p}\right) _{hnf}\)40,41,42 sind wie in den Gleichungen dargestellt definiert . (8) und (9);

Die Hautreibung und die Wärmeübertragungsrate entlang der x- und z-Achse sind die technisch relevanten Größen und werden in Gleichung (1) angegeben. (10) als

jeweils. Die Scherspannung \(\tau\) entlang der x- und y-Richtung an der Wand und der Wandwärmestrom \(q_{w}\) werden als die folgenden an der Wand ausgewerteten Größen definiert \(\left( \text { dh } z=0\right) ;\)

Die partiellen Differentialgleichungen (1–4) mit den Anfangs- und Randbedingungen (5 und 6) werden unter Verwendung der in den Gleichungen angegebenen Ähnlichkeitsvariablen dimensionslos gemacht. (11–13) unten;

und die resultierenden dimensionslosen Gleichungen sind in den Gleichungen dargestellt. (14)–(16) unten

mit

wobei die dimensionslosen Parameter in den Gleichungen angegeben sind. (19)–(21) unten;

Das System der Gl. (14–16) mit den Randbedingungen werden durch Einstellung umformuliert

geben

mit den Anfangsbedingungen bei \(\eta =0;\)

und \(s_{1},s_{2},s_{3}\) werden so gewählt, dass sie die Randbedingungen bei \(\eta _{\infty }\) erfüllen;

Dieses gekoppelte System gewöhnlicher Differentialgleichungen ist stark nichtlinear und kann nicht analytisch gelöst werden. Die semianalytische Lösungsmethode kann verwendet werden, erfordert jedoch viel Rechenzeit43. Daher bieten die numerischen Methoden einen effizienteren und rechentechnisch wirtschaftlicheren Ansatz zur Lösungsfindung. Die Lösung der Gl. (22)–(26) mit Gl. (27) werden numerisch gefunden, indem die Funktion bvp4c in MATLAB mit der absoluten und relativen Toleranz von \(10^{-8}\)43,44 verwendet wird. Die Ergebnisse dieser Untersuchung wurden durch Vergleich mit den bvp5c-Ergebnissen verifiziert und in Tabelle 1 dargestellt.

Hiermit werden die Ergebnisse im Zusammenhang mit der Wärmeübertragung im wasserbasierten Hybrid-Nanofluidfluss entlang einer rotierenden und exponentiell ausgestreckten Platte diskutiert. Die maßgeblichen Gleichungen werden unter Berücksichtigung der Corioliskraft und der MF modelliert. Die Studie verdeutlicht die Bedeutung der in die Modellierungsgleichungen einbezogenen Steuerung zahlreicher somatischer Faktoren anhand von Grafiken und Tabellen. Variation des Luftwiderstandsbeiwerts \(f''\left( 0\right)\) und \(g''\left( 0\right)\) und der Nusselt-Zahl \(-\Theta '\left( 0\right) \) für verschiedene relevante Parameter sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Praktisch gesehen ist der Anstieg von M und K eine Folge einer erhöhten Magnetfeldstärke bzw. Oberflächenrotation. Das Vorhandensein eines Magnetfelds um das elektrisch leitende Fluid neigt dazu, der Strömung entgegenzuwirken, während die Rotation die Strömung in Strömungsrichtung vorwärts treibt. Durch Erhöhen der Werte von M und K wird \(f'\left( 0\right)\) verbessert, es ist jedoch ein widersprüchlicher Trend bei wachsenden Werten des Volumenanteils R und \(\gamma .\) zu erkennen. Darüber hinaus kommt es zu einem Anstieg des Nanopartikelvolumens Der Bruchteil \(\phi\) erhöht die Wärmeübertragungsrate \(-\Theta '\left( 0\right)\), es ist jedoch ein Konflikttrend für wachsende Werte von M, K, R und \(\gamma .\) zu erkennen. ) Durch die Erhöhung des Volumenanteils der Nanopartikel wird die Wärmeleitfähigkeit des Nanofluids verbessert und daher wächst die Dicke der thermischen Grenzschicht, was zu einer höheren Wärmeübertragungsrate führt. Die Geschwindigkeit der thermischen Wärmeübertragung wird maßgeblich durch die Wärmestrahlung beeinflusst. Wenn das Volumen der Nanopartikel zunimmt, sinkt die Wärmeübertragungsrate mit zunehmender Wärmestrahlung.

Die Abbildungen 2 und 3 sollen die Rolle des Rotationsparameters K auf primäre und sekundäre Geschwindigkeitsprofile untersuchen. Um hier die Variation der relevanten Profile zu erhalten, werden die Parameter als \(M=2,\) \(\phi _{1}=\phi _{2}=0,01,\) \(Gr=2, \) \(Pr=6.9,\) \(R=2,\) und \(\gamma =\pi /6,\) während die Werte des Rotationsparameters \(K=0.001,0.5,1,1.5,2 \) ist vielfältig. Die Corioliskraft wird durch die Erhöhung der K-Werte stärker, was zu einem Anstieg des primären Geschwindigkeitsprofils führt. Darüber hinaus führt ein zunehmender Rotationsparameter K zu einem Rückgang des sekundären Geschwindigkeitsprofils. Dies alles ist auf den erheblichen Einfluss der Coriolis-Kraft zusammen mit dem Dehnungseinfluss zurückzuführen. Die Trägheitskraft, die für die Abweichung der Flugbahn der Flüssigkeitsströmung entlang einer rotierenden Oberfläche verantwortlich ist, ist als Coriolis-Kraft bekannt und wird mit zunehmendem K stärker, was zu einem Anstieg des primären Geschwindigkeitsprofils führt. Darüber hinaus verringert ein größerer Wert des Rotationsparameters K das sekundäre Geschwindigkeitsprofil. Wenn K größer wird, überwiegen physikalisch gesehen die Rotationseffekte die Streckungseffekte und verlangsamen die Strömungsgeschwindigkeit. Dies alles ist auf den erheblichen Einfluss der Coriolis-Kraft zusammen mit dem Dehnungseinfluss zurückzuführen.

Die Abbildungen 4 und 5 verdeutlichen die Hebelwirkung von M sowohl auf primäre als auch sekundäre Geschwindigkeitsprofile. Alle Parameter werden festgehalten als \(\phi _{1}=\phi _{2}=0,01,\) \(K=0,1,\) \(Gr=2,\) \(Pr=6,9,\) \(R=2,\) und \(\gamma =\pi /6\), während der magnetische Parameter \(M=0,001,0,5,1,1,5,2\) variiert wird, um seine Auswirkung auf die Strömungsfelder zu untersuchen. Eine Erhöhung von M hemmt die Strömung und führt dadurch zu einer Verringerung der Geschwindigkeitsprofile. Es hat sich gezeigt, dass das Vorhandensein eines MF im Strömungsbereich die Strömungsgeschwindigkeit verlangsamt. Die Magnetkraft fügt der Strömung einen Widerstandsschicht hinzu und verlangsamt die Strömung. Das Vorhandensein einer transversalen MF induziert die Lorentzkraft, die als Verzögerungskraft auf das Geschwindigkeitsfeld der Basisflüssigkeit und der Nanopartikel wirkt. Infolgedessen verlangsamt diese negative Körperkraft, wie in den Abbildungen zu sehen ist, die Grenzschichtströmung und hemmt die Impulsdiffusion.

Die Variation der Primär- und Sekundärgeschwindigkeiten und thermischen Profile für verschiedene Werte von \(\phi _{1}\) und \(\phi _{2}\) sind in den Abbildungen dargestellt. 6, 7 und 8 . Eine Erhöhung der Werte von \(\phi _{1}\) und \(\phi _{2}\) erhöht die Primär- und Sekundärgeschwindigkeiten, verringert jedoch die thermischen Profile. Hier werden die Parameter als \(M=2,\) \(K=0,1,\) \(Gr=2,\) \(Pr=6,9,\) \(R=2,\) und \ (\gamma =\pi /6\), während die Werte des Nanopartikel-Volumenanteils \(\phi _{1}=\phi _{2}\) zwischen 0,01 und 0,005 variieren. Mit steigenden Feststoffvolumenanteilen erhöht sich die Dicke der Grenzschicht. Dadurch fließt die Flüssigkeit schneller, wodurch sich das primäre und sekundäre Geschwindigkeitsprofil erhöht. Durch die Zugabe von festen Nanopartikeln zur Grundflüssigkeit wird die Wärmeverteilung aufgrund der Verringerung der Dicke der entsprechenden Grenzschicht allmählich abnehmen. Abbildung 9 ist dargestellt, um den Einfluss von R auf das thermische Profil zu verdeutlichen. Hier werden die Parameter als \(M=2,\) \(K=0,1,\) \(Gr=2,\) \(Pr=6,9,\) \(\phi _{1}=\) festgelegt. phi _{2}=0,01,\) und \(\gamma =\pi /6\), während die Werte von R zwischen 1 und 6 variieren. Die Wirkung von Wärmestrahlung erhöht das Temperaturprofil, wie in dieser Abbildung zu sehen ist . Die Strahlungswärmeübertragung ist weniger effektiv als der konduktive Wärmetransport und verringert die Auftriebskraft. Hoher R liefert mehr Wärme an funktionelle Nanoflüssigkeiten, was auf eine Zunahme des thermischen Profils hinweist. Die Variation erfolgt allmählicher als bei einem niedrigeren Strahlungsparameter. Wenn der Strahlungsparameter auf einen höheren Wert eingestellt wird, wird die Flüssigkeit immer stärker erhitzt, wodurch sich das thermische Profil erhöht. Die Abbildungen 10 und 11 zeigen die Änderung des Musters der primären und sekundären Strömungsgeschwindigkeiten bei zunehmenden Werten des Neigungswinkels von MF. Hier werden die Parameter als \(M=2,\) \(K=0,1,\) \(Gr=2,\) \(Pr=6,9,\) \(\phi _{1}=\) festgelegt. phi _{2}=0,01\) und \(R=2\), während die Werte des Nanopartikel-Volumenanteils \(\gamma\) zwischen \(30^{\circ }\) und \(90^{ \circ }\). Die Primär- und Sekundärströmungsgeschwindigkeit nimmt mit zunehmendem Neigungswinkel des MF in der Region ab. Ein erhöhter Neigungswinkel von MF verbessert molekulare Bewegungen und Wechselwirkungen, was zu einer erhöhten viskosen Kraft führt. Wenn die Winkelgeschwindigkeit erhöht wird, wird vorhergesagt, dass auch die durchschnittliche kinetische Energie zunimmt. Dadurch nimmt die Flüssigkeitsgeschwindigkeit allmählich ab.

Variation der Primärgeschwindigkeit mit der Corioliskraft.

Variation der Sekundärgeschwindigkeit mit der Corioliskraft.

Variation der Primärgeschwindigkeit mit der MF-Stärke.

Variation der Sekundärgeschwindigkeit mit der MF-Stärke.

Primärgeschwindigkeit mit \(\phi\).

Variation der Sekundärgeschwindigkeit mit dem Volumenanteil der Nanopartikel.

Variation der Temperatur mit dem Volumenanteil der Nanopartikel.

Temperaturschwankung durch Wärmestrahlung.

Variation der Temperatur mit dem MF-Neigungswinkel.

In dieser Analyse wird die Wärmeübertragung im Wasser-basierten Hybrid-Nanofluidfluss über eine rotierende, exponentiell gedehnte Platte untersucht. Die maßgeblichen Gleichungen werden im Auftreten von Corioliskraft und MF modelliert. Zunächst wird eine Neuformulierung der maßgeblichen Gleichungen in ihren dimensionslosen Formen unter Verwendung einer Ähnlichkeitstransformation durchgeführt und die resultierenden Gleichungen werden unter Verwendung des Finite-Differenzen-Schemas gelöst. Die Studie verdeutlicht anhand der Grafiken und Tabellen die Bedeutung der in die Modellierungsgleichungen einbezogenen Steuerung zahlreicher somatischer Faktoren. Die wichtigsten Ergebnisse dieser Studie sind:

Der Anstieg des Rotationsparameters führt zu einer stärkeren Coriolis-Kraft, die zu einem Anstieg des primären Geschwindigkeitsprofils führt, das sekundäre Geschwindigkeitsprofil jedoch verringert.

Eine Erhöhung des MF-Parameters verringert die Strömung in beiden Geschwindigkeitsprofilen aufgrund des Vorhandenseins einer transversalen MF, die die Lorentz-Kraft erzeugt, die als hemmende Kraft auf das Geschwindigkeitsfeld wirkt.

Der Anstieg des MF-Neigungswinkels in der Region verbessert molekulare Bewegungen und Wechselwirkungen, was zu einer erhöhten viskosen Kraft führt, was wiederum zu einer Abnahme der primären und sekundären Strömungsgeschwindigkeit führt.

Durch die Erhöhung der Werte der Strahlungsparameter wird mehr Wärme an funktionelle Nanoflüssigkeiten abgegeben, was die Wärmeübertragung erhöht.

Eine Erhöhung der MF-Stärke und der Rotationsparameter verbessert den Konflikttrend des Hautreibungskoeffizienten. Dieser Trend ist für steigende Werte des Volumenanteils, des Strahlungsparameters und des MF-Neigungswinkels zu beobachten.

Der Anstieg der Werte des Volumenanteils verbessert die Wärmeübertragungsrate, das Gegenteil ist jedoch bei steigenden Werten des MF-Neigungswinkels, der MF-Stärke, der Rotation und der Strahlungsparameter zu beobachten.

Alle während dieser Studie generierten oder analysierten Daten sind in diesem veröffentlichten Artikel enthalten

Magnetische Feldstärke \(\left( \mathrm{A\, L}^{-1}\right)\)

Spezifische Wärmekapazität \(\left( \mathrm{J\;kg}^{-1}\, \mathrm{K}^{-1}\right)\)

Erdbeschleunigung \(\left( \mathrm{L \,T}^{-2}\right)\)

Grashof-Nummer

Wärmeleitfähigkeit \(\left( \mathrm{M\,L\,T}^{-3}\, \mathrm{K}^{-1}\right)\)

Mittlerer Absorptionskoeffizient \(\left( \mathrm{L}^{-1}\right)\)

Rotationsparameter

Magnetfeldparameter

Magnetfeld

Prandtl-Nummer

Wärmestrahlungsparameter

Dimensionale Flüssigkeitstemperatur \(\left( \mathrm{K}\right)\)

Kartesische Koordinaten 3D-Raum \(\left( \mathrm L\right)\)

Geschwindigkeitskomponente in den \(x,y,z\text {-}\)Richtungen\(\left( \mathrm{L\,T}^{-1}\right)\)

Kinematische Viskosität \(\left( \mathrm{L}^{2}\,\mathrm{T}^{-1}\right)\)

Stefan-Boltzmann-Konstante \(\left( \mathrm{W}\;\mathrm{L}^{-2} \mathrm{K}^{-4}\right)\)

Elektrische Leitfähigkeit \(\left( \mathrm{M}^{-1} \,\mathrm{L}^{-3} \mathrm{T}^{3}A^{2}\right)\)

Wärmeleitfähigkeit \(\left( \mathrm{L}^{2}\, \mathrm{T}^{-1}\right)\)

Dichte \(\left( \mathrm{M}\, \mathrm{L}^{-3}\right)\)

Viskosität \(\left( \mathrm{M}\, \mathrm{L}^{-1}\, \mathrm{T}^{-1}\right)\)

Winkelgeschwindigkeit der Oberfläche \(\left( \mathrm{T}^{-1}\right)\)

Neigungswinkel des Magnetfelds

Gesamtvolumenanteil der Nanopartikel

Volumenanteil

Wärmeausdehnungskoeffizient \(\left( \mathrm{K}^{-1}\right)\)

Basisflüssigkeit

Hybrides Nanofluid

Oberflächenwand

Mit Nanopartikeln

Al\(_{2}\mathrm{O}_{3}\)-Nanopartikel

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AS Okay

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AS Oke, WN Mutuku & BA Juma

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BC Prasannakumara, RJ Punith Gowda und R. Naveen Kumar

Fakultät für Mathematik, Universität Benin, Benin-Stadt, Nigeria

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Konzeptualisierung: ASO, BCP, WNM Methodik: ASO, RJPG, RNK Simulation: ASO, BAJ, OIB Schreiben (Erstellung des ursprünglichen Entwurfs): BCP, RJPG, RNK Schreiben, Überprüfen und Bearbeiten: ASO, BCP, WNM, RJPG, BAJ, RNK , OIB Alle Autoren haben die veröffentlichte Version des Manuskripts gelesen und ihr zugestimmt.

Korrespondenz mit AS Oke.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Oke, AS, Prasannakumara, BC, Mutuku, WN et al. Untersuchung der Auswirkungen der Coriolis-Kraft und der Wärmestrahlung auf die Strömung wasserbasierter Hybrid-Nanofluide über eine exponentiell dehnbare Platte. Sci Rep 12, 21733 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-21799-9

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Eingegangen: 12. Juni 2022

Angenommen: 04. Oktober 2022

Veröffentlicht: 16. Dezember 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-21799-9

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