Um modelo fracionário de tempo de um nanofluido de Maxwell através de um fluxo de canal com aplicações em graxa

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 4428 (2023) Citar este artigo

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Vários cientistas estão interessados ​​em desenvolvimentos recentes em nanotecnologia e nanociência. A graxa é um componente essencial de muitas máquinas e motores porque ajuda a mantê-los resfriados, reduzindo o atrito entre seus vários elementos. Em aplicações de vida selada, incluindo sistemas de lubrificação centralizada, motores elétricos, rolamentos, máquinas madeireiras e de mineração, cubos de rodas de caminhões, construção, paisagismo e caixas de engrenagens, as graxas também são utilizadas. Nanopartículas são adicionadas à graxa de convecção para melhorar suas propriedades de resfriamento e lubrificação. Mais especificamente, o objetivo do estudo atual é investigar o fluxo de canal aberto levando em consideração a graxa como um fluido de Maxwell com nanopartículas de MoS2 suspensas nele. A derivada fracionária de tempo de Caputo-Fabrizio é usada para converter a emissão de uma PDE de ordem clássica vinculada para um modelo fracionário local. Para determinar as soluções precisas para as distribuições de velocidade, temperatura e concentração, duas técnicas de transformada integral, o seno de Fourier finito e a técnica de transformada de Laplace, são utilizadas em conjunto. As respostas resultantes são exploradas fisicamente e exibidas usando vários gráficos. É importante observar que o modelo fracionário, que oferece uma variedade de curvas integrais, descreve com mais precisão o comportamento do fluxo do que o modelo clássico. A fricção da pele, o número de Nusselt e o número de Sherwood são números relacionados à engenharia que são determinados quantitativamente e exibidos em forma de tabela. É determinado que a adição de nanopartículas de MoS2 à graxa causa um aumento de 19,1146% na transmissão de calor e uma diminuição de 2,5122% na transferência de massa. Os resultados obtidos neste trabalho são comparados com a literatura publicada para fins de precisão.

Ambos os fluidos newtonianos e não newtonianos são predominantes na natureza. Fluidos newtonianos simples não explicaram adequadamente muitas dificuldades na natureza no começo. Numerosos pesquisadores ofereceram vários modelos não newtonianos que não são adequadamente cobertos pela teoria direta de Navier-Stokes para investigar essas questões. Soluções exatas para problemas envolvendo o fluxo de convecção livre de fluido viscoso estão amplamente disponíveis na literatura. Por serem tão comuns, os fluidos não newtonianos são de interesse dos pesquisadores. Os pesquisadores propuseram uma série de modelos matemáticos para compreender a mecânica de fluidos não newtonianos, uma vez que possuem uma grande variedade de estruturas físicas. Esses modelos são categorizados como fluidos do tipo taxa ou fluidos de forma diferencial geral. Maxwell1 apresenta a ideia do fluido Maxwell.

O fluxo de nanofluido de Maxwell através de um disco rotativo poroso com efeito de transferência de calor foi estudado por Ahmed et al.2. O fluxo errático de um nanofluido Maxwell ao ser aquecido pela radiação newtoniana foi examinado por Raza e Asad3. Os efeitos da transferência de calor no fluxo de convecção livre de um nanofluido híbrido de Maxwell em um canal vertical indefinido foram examinados por Ahmed et al.4. Ao combinar os efeitos de um campo elétrico e magnético com os efeitos da radiação térmica e de calor variável, a pesquisa de Khan et al.5 observou o fluxo do nanofluido de Maxwell através de uma superfície de amido. O fluxo de nanofluido de Maxwell através de um meio poroso de alongamento com a influência da magnetohidrodinâmica foi discutido matematicamente por Mukhtar et al.6. O fluxo de convecção mista do nanofluido de Maxwell com o impacto e deslizamento de íons do corredor foi examinado por Ibrahim e Abneesa7. O escoamento do nanofluido de Maxwell através de uma vertical infinita com a influência de condições de rampa e paredes isotérmicas foi estudado por Khan et al.8. O fluxo de nanofluido MHD Maxwell através da folha esticada porosa com microorganismos girotáticos é pesquisado por Safdar et al.9 e é discutido teórica e numericamente. As características de temperatura e massa do modelo Soret-Dufour do fluxo de nanofluido de Maxwell magnetizado através de um plano inclinado de contração foram examinadas por Parvin et al.10. Ahmad et al.11 examinaram o fluxo bioconvectivo do nanofluido de Maxwell através de uma folha exponencialmente esticada com a condição de contorno convectivo. Rasool et al.12 examinaram o meio Darcy-Forchheimer e a radiação de calor no fluxo de nanofluido magnetohidrodinâmico (MHD) de Maxwell confrontado com uma superfície esticada. Alsallami et al.13 realizaram uma análise numérica do fluxo de nanofluido através de um disco giratório aquecido sob os efeitos do movimento browniano, termoforese e radiação não linear.