Análise numérica do fluxo de nanofluido de Casson magnetohidrodinâmico com energia de ativação, corrente de Hall e radiação térmica

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 4021 (2023) Citar este artigo

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Neste estudo analisamos o fluxo, o calor e o comportamento de transferência de massa do nanofluido de Casson passando por uma superfície exponencialmente esticada sob o impacto da energia de ativação, corrente de Hall, radiação térmica, fonte/sumidouro de calor, movimento browniano e termoforese. O campo magnético transversal com a suposição de pequeno número de Reynolds é implementado verticalmente. As equações diferenciais não lineares regentes do fluxo, calor e transferência de massa são transformadas em equações diferenciais ordinárias usando transformação de similaridade e resolvidas numericamente usando o pacote Matlab bvp4c. O impacto de cada parâmetro de corrente de Hall, parâmetro de radiação térmica, parâmetro de fonte/sumidouro de calor, parâmetro de movimento browniano, número de Prandtl, parâmetro de termoforese e parâmetro magnético na velocidade, concentração e temperatura é discutido por meio de gráficos. O coeficiente de atrito da pele ao longo das direções x e z, o número de Nusselt local e o número de Sherwood são calculados numericamente para examinar o comportamento interno dos parâmetros emergentes. Constata-se que a velocidade do escoamento é função decrescente do parâmetro de radiação térmica e comportamento observado no caso do parâmetro de Hall. Além disso, os valores crescentes do parâmetro de movimento browniano reduzem o perfil de concentração de nanopartículas.

A teoria dos fluidos não newtonianos está sendo amplamente adotada em vista de suas características aplicáveis. Um fluido não newtoniano exerce relações não lineares entre a tensão de cisalhamento e a taxa de tensão de cisalhamento. Na natureza, um fluido não newtoniano atua como sólido elástico, ou seja, o escoamento não ocorre com pequena tensão de cisalhamento. O fluido de Casson é um desses modelos em fluidos newtonianos. Foi inventado pela primeira vez por Casson1 em 1959. É baseado na estrutura da fase líquida e no comportamento interativo do sólido de uma suspensão bifásica. Alguns exemplos de fluido Casson são geléia, mel, molho de tomate e sucos de frutas concentrados. O sangue humano também pode ser tratado como um fluido de Casson na presença de várias substâncias, como fibrinogênio, globulina em plasma de base aquosa, proteína e hemácias humanas. Os fluxos de compressão são gerados por tensões naturais ou velocidades verticais da camada limite em movimento. Os exemplos práticos de fluxo de compressão são compressão, processamento de polímeros e moldagem por injeção. O fluido de Casson é considerado o fluido não newtoniano mais popular, ocupando um papel significativo em vários campos, como operações de bioengenharia química e aplicações mecânicas. No contexto da mecânica dos fluidos, o estudo do escoamento dos fluidos de Casson foi investigado por diversos cientistas, engenheiros, matemáticos e pesquisadores dependendo de diferentes situações. Tendo em vista os vários parâmetros sobre as propriedades de fluxo do fluido de Casson, recentemente Seth e Bhattacharyya2 discutiram Modelagem e Simulação Numérica de fluxo de fluido de Casson de convecção natural hidromagnética com reação química de ordem N e aquecimento newtoniano em meio poroso. Seth et al.3 descobriram a magnetohidrodinâmica dupla difusa fluxo de fluido de Casson em um meio não-Darcy poroso com aquecimento newtoniano e efeitos de termodifusão. Pramanik4 resolveu o problema com base no escoamento do fluido de Casson passando por uma superfície de alongamento exponencialmente porosa na presença de radiação térmica. Muito recentemente, Umavathi et al.5 estudaram o fluxo de nanofluido de Casson magnetohidrodinâmico entre discos paralelos aquecidos por convecção. Arshad Khan et al.6 estudaram a geração de entropia e a análise térmica para o movimento rotativo do nanofluido Casson hidromagnético passando por um cilindro rotativo com efeito de aquecimento Joule. Naveenkumar et al.7 estudaram o impacto da deposição de partículas termoforéticas na transferência de calor e massa através da dinâmica do fluxo de fluido de Casson sobre uma agulha fina em movimento. Alhahrami et al.8 estudaram Simulação numérica de efeitos de não-equilíbrio térmico local no fluxo e transferência de calor de fluido Casson não newtoniano em um meio poroso. Kanayo et al.9 revisaram Muhammad, Convecção difusa dupla e efeitos de difusão cruzada no fluido de Casson sobre uma placa de Riga impulsionada por força de Lorentz em um meio poroso com dissipador de calor: uma abordagem analítica. Jain e Parmar10 e Ganga et al.11 examinaram o deslizamento do fluido de Casson sobre uma folha de alongamento. Raghunath e Obulesu12 estudaram o fluxo de fluido de Casson oscilatório magnetohidrodinâmico instável passando por uma placa porosa vertical inclinada na presença de reação química com absorção de calor e efeitos Soret. Raghunath et al.13 estudaram a Investigação do escoamento magnetohidrodinâmico do fluido de Casson passando por uma placa porosa vertical sob a influência de difusão térmica e reação química. Recentemente, Senapati et al.14 investigaram numericamente o escoamento do nanofluido Casson sobre uma folha de estiramento.