交流磁場の影響下で、非線形に伸縮可能な回転ディスク上を流れる熱伝達とハイブリッド磁性流体

Scientific Reports volume 12、記事番号: 17548 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

交流磁場の影響下で、柔軟な回転ディスク上の磁性流体の流れと熱伝達を調べます。 この流れは、交流磁場の周波数に依存する外部磁場によって妨げられます。 今回の研究では、半径方向に引き伸ばされた回転ディスク上の高粘度流体の熱伝達と三次元の流れを調べています。 支配方程式の対称性は、リー群理論を使用して計算されます。 この問題には、境界条件から制限を課すことによって、放射状に伸びる速度を 2 つのカテゴリ (具体的には線形とべき乗則) に分けて達成できる類似点があります。 線形ストレッチングについては文献ですでに説明されていますが、べき乗則ストレッチングについてはこれが初めての説明です。 支配偏微分は、追加の相似変換を使用して常微分方程式系に変換され、数値的に処理されます。 結果は、ハイブリッド アルミナ - 銅/エチレン グリコール (\({\text{Al}}_{2} {\text{O}}_{3} - {\text{Cu}}/{\text{ EG}}\)) ナノ流体。 計算された結果は新規であり、初期の拡張文献の結果と非常によく一致することがわかりました。 ハイブリッドナノ流体流は、ヌッセルト数または熱伝達率の点でナノ流体流よりも優れていることがわかっている。 プラントル数が増加すると、流体内の熱伝達が減少します。 無次元磁場強度 \(\xi\) が増加すると、熱伝達も増加します。 また、磁場強度が増加すると、軸方向速度と半径方向速度が減少します。 強磁性相互作用パラメータが増加すると、熱伝達効率が低下します。 ストレッチパラメータ 0 < m < 1 の非線形ストレッチでは、m が増加するにつれて速度が減少します。

回転ディスクによって引き起こされる流れ場の研究の数多くの応用が、数多くの技術的および産業的領域で確認されています。 ファン、タービン、遠心ポンプ、ローター、粘度計、回転ディスク リアクター、その他の回転体は、ディスク回転の実際の用途のほんの一例にすぎません。 均一な回転速度で回転する無限平面ディスク上の非圧縮性粘性流体の研究は、フォン カルマンによる有名な論文で最初に紹介され、回転ディスク流の歴史を確立しました。 多くの研究者がこのモデルを研究し続け、回転ディスクによって引き起こされる流体の挙動をより深く理解するための分析結果と数値結果を生み出しています。 Von Karman1 は、相似変換を使用して、軸対称流れの支配ナビエストークス方程式を一連の連結された非線形常微分方程式に変更することを最初に提案し、Cochran2 はこれらの方程式の数値的知見を報告しました。 一定温度での回転ディスク上の熱輸送の影響は、Millsaps と Pohlhausen によって調査されました 3。 プラントル数が大きい場合、Awad4 は回転する円盤上の熱輸送現象を調査するための漸近モデルを提供しました。 引き伸ばされた表面によって引き起こされる流れは、製造部門、特に金属やポリマーの押出成形で重要な用途に見出されます5、6、7。 Crane8 は、サーフェスの安定した線形ストレッチのための正確な解析ソリューションを提供しました。 この号は Wang9 によって 3 次元を含むように拡張されました。 Rashidi と Pour10 は、ホモトピー解析法を使用して、伸長シート上の流れと熱伝達の近似解析解を発見しました。 Fang11 は、回転および伸張する円盤上の定常流を最初に示唆しました。 2 つの伸びるディスクの間の流れに関する最近の研究は、Fang と Zhang によって行われました 12。 最近では、Turkyilmazoglu13 が、半径方向に伸長したディスクに対する磁気流体力学の複合効果を調査しました。 線形放射状伸長速度がこの研究すべての焦点であったことに注意してください。 Gupta 氏と Gupta 氏によると、シートの伸びは実際の状況では必ずしも直線的であるとは限りません14。