Análise de transferência de calor e massa para fluxo magnetizado de $${\mathrm{ZnO}

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 8717 (2023) Citar este artigo

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O presente estudo examina as características de transferência de calor e massa do fluxo magnetizado de nanolubrificante \({\mathrm{ZnO}-SAE50}\) sobre a placa de Riga em um meio Darcy Forchheimer. Os efeitos da viscosidade variável, radiação térmica, condutividade térmica variável, dissipação viscosa e fonte/dissipador de calor uniforme são examinados neste estudo. O modelo de difusão apresentado por Cattaneo – Christov é incorporado neste estudo para incluir o fenômeno de transporte de calor e massa. Além disso, a taxa de transferência de massa é inspecionada, sujeita aos efeitos da difusividade solutal variável e da reação química de ordem superior. Os fenômenos de transferência de calor e massa têm aplicações significativas nas disciplinas da ciência e da tecnologia que podem ser vistas em toda a natureza. Este fenômeno de transporte simultâneo indica uma variedade de aplicações em processos de fabricação, aerodinâmica, sistemas de resfriamento, ciências ambientais, oceanografia, indústrias alimentícias, disciplinas biológicas e sistemas de transporte de energia, etc. transformações. Um eminente método bvp4c no MATLAB foi incorporado para executar numericamente o sistema resultante de EDOs. Os resultados dos perfis de velocidade, temperatura e concentração correspondentes a vários parâmetros emergentes foram expostos graficamente. O movimento do nanolubrificante \({\mathrm{ZnO}-SAE50}\) tende a aumentar significativamente com maior número de Hartmann modificado, enquanto o comportamento inverso é relatado pelo aumento do parâmetro de porosidade e do parâmetro de viscosidade variável. A maior taxa de transferência de calor é observada para o parâmetro de condutividade térmica variável. As taxas de transferência de calor e massa diminuem para os parâmetros de relaxamento de tempo térmico e solutal, respectivamente. O perfil de concentração é enriquecido pelo aumento da ordem da reação química e do parâmetro de difusividade de massa variável. Conclui-se que ao aumentar a fração de volume sólido até \(1,5\%\), a viscosidade do nanolubrificante aumenta até \(12\%\), o que consequentemente retarda o movimento do nanolubrificante, mas aumenta os perfis de temperatura e concentração.

Nos últimos anos, uma das principais preocupações dos cientistas e engenheiros é o gerenciamento do fluxo de fluidos eletricamente condutores. Em operações industriais e tecnológicas, como aquelas que envolvem transferência de massa e calor, esses fluidos podem fluir sob condições controladas de diversas maneiras. No entanto, com a ajuda de forças eletromagnéticas no setor de polímeros, os pesquisadores introduziram poucos métodos tradicionais para controlar o fluxo de fluidos, incluindo métodos de sopro/sucção e movimento de parede. A aplicação de um campo magnético externo pode alterar drasticamente o fluxo de fluidos com maior condutividade elétrica, como metais líquidos, eletrólitos e plasma, etc. O campo magnético desempenha um papel significativo na mecânica dos fluidos devido aos seus múltiplos usos no fortalecimento das propriedades termofísicas de um fluido. . Prasannakumara e Gowda1 investigaram características de transferência de calor e massa do fluxo radiativo sob os efeitos da deposição termoforética de partículas e campo magnético uniforme. Umavathi et al.2 discutiram a compressão do fluxo de nanofluido Casson magnetizado entre discos paralelos. Em disciplinas como ciências da terra e astrologia, são encontrados vários líquidos eletricamente pobres. Para aumentar a taxa de fluxo de calor através de maior condutividade e outras qualidades termofísicas, um agente externo é frequentemente necessário. Este agente exterior pode ser um componente magnético ou uma série de ímãs permanentemente fixos com eletrodos descontínuos. A placa Riga foi formalmente introduzida por Gailitis3, que foi o primeiro a empregar este tipo de formulação. Por ter adquirido ampla aceitação em processos industriais que influenciam o comportamento do fluxo de fluidos, a placa de Riga é particularmente vantajosa na sua configuração atual. Shafiq et al.4 utilizaram o modelo Walters-B para estudar o escoamento de fluidos sobre uma placa de Riga. Para examinar o comportamento das nanopartículas e a convecção mista em um fluxo de fluido, Adeel et al.5 utilizaram uma placa de Riga posicionada verticalmente. Rasool et al.6 investigaram como a radiação térmica afeta o fluxo de nanolíquido sobre uma placa de Riga.