Теплообмен и течение гибридной феррожидкости по нелинейно растягиваемому вращающемуся диску под действием переменного магнитного поля

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 17548 (2022) Цитировать эту статью

1326 Доступов

7 цитат

Подробности о метриках

Под действием переменного магнитного поля исследовано течение и теплообмен феррожидкости, обтекающей гибкий вращающийся диск. Потоку препятствует внешнее магнитное поле, которое зависит от частоты переменного магнитного поля. В настоящей работе исследуется теплообмен и трехмерное течение жидкости с высокой вязкостью на вращающемся диске, растянутом в радиальном направлении. Симметрии основных уравнений вычисляются с использованием теории групп Ли. В задаче есть сходство, которого можно достичь с помощью радиально растягивающихся скоростей, разделенных на две категории, а именно линейные и степенные, путем наложения ограничений из граничных условий. В литературе уже рассматривалось линейное растяжение, но это первое обсуждение степенного растяжения. Управляющий частный дифференциал превращается в систему обыкновенных дифференциальных уравнений с помощью дополнительных преобразований подобия, которые затем обрабатываются численно. Результаты представлены для гибрида оксид алюминия–медь/этиленгликоль (\({\text{Al}}_{2} {\text{O}}_{3} - {\text{Cu}}/{\text{ Е.Г.}}\)) наножидкость. Результаты расчетов являются новыми, и было замечено, что они достаточно хорошо согласуются с результатами более ранней обширной литературы. Было обнаружено, что поток гибридной наножидкости превосходит поток наножидкости с точки зрения числа Нуссельта или скорости теплопередачи. Теплопередача в жидкости снижается с увеличением числа Прандтля. Теплоотдача увеличивается с увеличением безразмерной напряженности магнитного поля \(\xi\). Кроме того, осевая и радиальная скорости уменьшаются по мере увеличения напряженности магнитного поля. С увеличением параметра ферромагнитного взаимодействия эффективность теплопередачи снижалась. При нелинейном растяжении с параметром растяжения 0 < m < 1 скорость уменьшается с увеличением m.

Многочисленные применения исследования поля течения, вызванного вращающимся диском, были обнаружены во многих технических и промышленных областях. Вентиляторы, турбины, центробежные насосы, роторы, вискозиметры, вращающиеся дисковые реакторы и другие вращающиеся тела — это лишь несколько примеров реальных применений вращения диска. Исследование несжимаемой вязкой жидкости на бесконечном плоском диске, вращающемся с равномерной скоростью, было впервые введено в известной статье фон Кармана1, в которой установлена ​​история течений вращающегося диска. Многочисленные исследователи продолжают изучать эту модель, чтобы получить аналитические и численные результаты для лучшего понимания поведения жидкости, вызванного вращающимися дисками. Фон Карман1 первым предложил использовать преобразования подобия для изменения основных уравнений Навье-Стокса для осесимметричного потока в набор связанных нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений, а Кохран2 затем сообщил о численных результатах для этих уравнений. Эффекты переноса тепла по вращающемуся диску при постоянной температуре исследовали Миллсапс и Полхаузен3. Для больших чисел Прандтля Авад4 предоставил асимптотическую модель для исследования явлений переноса тепла по вращающемуся диску. Поток, вызванный растянутыми поверхностями, находит широкое применение в производственном секторе, особенно при экструзии металлов и полимеров5,6,7. Crane8 предоставил точное аналитическое решение для устойчивого линейного растяжения поверхности. Ван99 расширил этот вопрос, включив в него три измерения. Используя метод гомотопического анализа, Рашиди и Поур10 нашли приближенные аналитические решения для течения и теплопередачи через растянутый лист. Fang11 был первым, кто предположил наличие устойчивого потока над вращающимся и растягивающимся диском. Недавнее исследование потока между двумя расширяющимися дисками было проведено Фангом и Чжаном12. Совсем недавно Туркылмазоглу13 исследовал совокупное воздействие магнитогидродинамики на радиально растянутые диски. Отметим, что в центре внимания всех этих исследований были линейные скорости радиального растяжения. По мнению Гупты и Гупта14, в практических обстоятельствах растяжение листа не всегда может быть линейным.