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Dec 29, 2023

水中に散在するアルミナナノ粒子の放射流に対抗する浮力の伝熱解析

Scientific Reports volume 13、記事番号: 10725 (2023) この記事を引用する 440 アクセス メトリクスの詳細 著者によるこの記事の修正は 2023 年 7 月 17 日に公開されました この記事はこうされています

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冷却と加熱は、輸送業界および製造業界における 2 つの重要なプロセスです。 金属ナノ粒子を含む流体溶液は、従来の流体よりも熱伝導率が高いため、より効果的な冷却が可能になります。 したがって、今回の論文は、よどみ点と輻射の相互効果を伴う垂直円筒を介して誘導される通常の流体として水中に散在するアルミナナノ粒子の時間に依存しない浮力と熱伝達の流れの比較調査である。 いくつかの合理的な仮定に基づいて、非線形方程式のモデルが開発され、組み込みの bvp4c MATLAB ソルバーを使用して数値的に取り組みます。 さまざまな制御パラメータが勾配に及ぼす影響が調査されます。 結果は、アルミナナノ粒子を組み込むことによって摩擦係数と熱輸送の側面が急増することを明らかにしました。 輻射パラメータの関与により、熱伝達率が増加する傾向が見られ、その結果、熱流効率が向上します。 さらに、放射および曲率パラメータにより温度分布が隆起します。 反対の流れの場合には、二重結果の分岐が存在することがわかります。 さらに、ナノ粒子体積分率の値が高くなると、せん断応力の減少と熱伝達率の減少は、最初の分岐の溶液ではそれぞれほぼ 1.30% と 0.0031% 増加しましたが、下部分岐の溶液ではほぼ 1.24% と 3.13% 増加しました。解決。

ナノ流体の分析は、さまざまな産業や工学分野で広範囲に応用されるため、最も要求の厳しい研究分野の 1 つです。 ナノ流体は、そのサイズが小さく、正確な面積が大きいため、高い熱伝導率を持ち、長期安定性を高め、糖尿病の治療や機械加工に利用される研削、電子冷却、蠕動ポンプなどのさまざまな物理現象における閉塞を最小限に抑えます。すぐ。 ナノ流体は産業用途で冷却剤として利用されています。 ナノ流体は、その新しい熱伝達特性により、他のさまざまな用途に活用できます。 金、銅、銀、アルミニウムなどの金属のナノ粒子や、酸化チタン、アルミナ、酸化銅などの金属酸化物は、油、エチレングリコール、水（導電性が低い）などの通常の流体に使用され、ナノ流体を形成します。 さらに、アルミナ (Al2O3) ナノ粒子は金属酸化物の一種であり、その独特の構造的および物理化学的特性により、耐摩耗性、薬物送達、水分散液、金属表面のコーティングなど、さまざまな用途があります。Choi と Eastman1は、液体粒子のコロイド分散体であるナノ流体の熱伝達の側面を研究しました。 その後、カーンとポップ 2 は、伸縮シートを通過する流れを考慮することで、ナノ流体の概念を拡張しました。 彼らは、それぞれの無次元パラメーターによって熱輸送率が低下することを検出しました。 Ag および Cu ナノ粒子を利用したナノ流体 (NF) 流における BL の概念は、Vajravelu らによって開発されました。 彼らは、水ベースのCuナノ流体と比較して、水ベースのAgの場合、境界層の幅がより収縮することを発見した。 Makinde と Aziz4 は、対流境界条件を考慮しながら、伸縮シートからのナノ流体によって誘発される流れの挙動を研究しました。 彼らは、流体温度に対するルイス数の影響が最も小さいことを示しました。 連続透過性伸縮シートにナノマテリアルを配合することによる熱浮力性能と滑り性、吸熱・発熱性能をDas5で精査しました。 Bachok et al.6 は、ナノ液体を組み込んだよどみ点に隣接する非定常の流れの問題を調査しました。 彼らは、減速する流れに対する 2 つの解決策を提示しました。 Uddin と Harmand7 は、自由対流を伴う多孔質媒体に埋め込まれたプレートの垂直表面を横切るナノ流体の時間依存性の流れを調べました。 彼らは、熱伝達率 (RHT) が最初は増加し、その後粒子の集中により減少し始めることに気づきました。 一定の外部自由流中のナノ流体を含む移動シートを通過する定常および非定常の流れが、Roşca と Pop8 によって調査されました。 彼らは時間的安定性の分析を実行して、物理的に実現可能な（安定した）解を確認し、最初の解が安定しているという実際的な問題を確認しました。 Das9 は、複合滑り効果を持つ小さなナノ粒子を考慮して、不規則な多孔質伸縮性シートを通過する BLF を検査しました。 彼は、滑りパラメータによってナノ粒子の濃度が上昇することを示しました。 Reddy と Chamkha10 は、水ベースの TiO2 および Al2O3 ナノ粒子によって引き起こされる多孔質媒体 (PMA) 内のローレンツ力流に対する Soret (SR) および Dufour (DU) の影響を調査しました。 彼らは、ナノ粒子の存在による熱伝達の大幅な改善を監視しました。 Uddin et al.11 は、回転可能な透過性ディスクを通るナノ流体の磁気流に対する熱の発生/吸収の影響を研究しました。 彼らは、サイズが小さく、熱吸収と吸引力が大きいナノ粒子が HT プロセスをスピードアップすると判断しました。 PMA に埋め込まれた熱源/シンクを備えた可動シートから流れる強制対流ナノ粒子の熱輸送現象の特性は、Ghosh と Mukhopadhyay によって研究されました 12。 彼らは、自由流とプレートが逆方向に移動すると二重の結果が生じることを発見しました。 Waini et al.13 は、Tiwari および Das モデルを通じて、細い可動針を通過するナノ流体の流れに関する SR および DU の印象を調べ、パラメータの単一値に対する 2 値の結果を提示しました。 ナノ粒子の存在下では、物質移動係数が低下する一方で、摩擦係数のUBSとHTが上昇することが判明した。 Koo-Kleinstreuer-Lee (KKL) 相関を使用したナノ流体の組み込みによる、流れ方向の交差 3D 流れに対するローレンツ力の影響は、Khan らによって検査されました。 ソーレット数により、物質移動速度は低下するが、熱伝達速度は増大することが判明した。 Uddin et al.15 は、伸縮性/収縮性シートからの熱伝達を伴うナノ流体のよどみ点の流れに対する磁場の影響を精査し、革新的なメタヒューリスティック アプローチを利用することで 2 つの解決策を見つけました。 Khan et al.16 は、流れ方向および横方向に協力するナノ流体の方向による生物対流刺激を調査し、二重溶液の存在を報告しました。 Reddy と Goud17 は、伸縮可能なシリンダーを横切るナノ流体によって誘発される SP に向かう 2D 流れにおける放射の法則を調査しました。 彼らは、放射線パラメータの影響の上昇に応じて、温度とナノ粒子画分のプロファイルが改善することを観察しました。 Asogwa et al.18 は、反応性伸縮性シートを通る Casson ナノ流体の放射流に関する EMHD の特徴を調べました。 彼らは、修正ハルトマン数が増加するにつれて勾配が増加することを認識しました。 Goud et al.19 は、熱成層媒体を使用して指数関数的に伸長したシートを横切るナノ流体の磁気流に対する放射線とジュール加熱の影響を検査しました。 エッケルト数の値が増加すると、摩擦加熱の結果として TTBL (熱境界層の厚さ) が増加します。 ナノ流体の重要性についての詳細は、さまざまな側面を含む最近の記事 20、21、22 で見ることができます。