Efeitos da energia de ativação e reação química em MHD dissipativo Darcy instável

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 2666 (2023) Citar este artigo

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O impacto da reação química e da energia de ativação desempenha um papel vital na análise da dinâmica dos fluidos e suas propriedades térmicas. A aplicação do fluxo de fluido é significativamente considerada em reatores nucleares, automóveis, instalações de fabricação, aparelhos eletrônicos, etc. canal horizontal onde se supõe que as duas placas paralelas estejam em movimento. Usando variáveis ​​de similaridade, as equações diferenciais parciais são convertidas em equações diferenciais ordinárias. O método numérico é aplicado usando MATLAB para resolver os problemas e adquirir os dados para o campo de velocidade, distribuição térmica e distribuição de concentração. Os gráficos indicam que a velocidade e a temperatura do fluido aumentam à medida que as placas são aproximadas. Além disso, houve uma correlação entre o aumento do número de Hartmann e a diminuição da velocidade do fluido devido à existência de fortes forças de Lorentz. A temperatura e a concentração do líquido aumentarão devido ao movimento browniano. Quando os parâmetros Darcy-Forchheimer e energia de ativação são ambos aumentados, a velocidade e a concentração diminuem.

A compressão do fluxo entre dois discos paralelos atraiu muito interesse recentemente devido à ampla gama de aplicações em configurações técnicas e industriais. A noção de fluxo entre duas superfícies de compressão é usada em dispositivos como freios hidráulicos, o pistão móvel de um motor, recheios de chocolate e muitos mais. Tanto as seringas quanto os tubos nasogástricos incluem o processo de espremer o fluxo enquanto um disco em movimento o influencia. Uma compreensão mais profunda desses fluxos resulta na criação de máquinas mais eficazes e eficientes que podem ser usadas para várias aplicações mecânicas e industriais. A fabricação de dispositivos hidrodinâmicos, aceleradores, moldagem por compressão e injeção, equipamentos de lubrificação e processamento de polímeros são alguns dos locais onde o fluxo de compressão pode ser observado. Stefan1 estudou o fluxo de compressão usando a aproximação de lubrificação; vários estudiosos examinaram posteriormente questões de fluxo de compressão para várias configurações geométricas usando várias abordagens. Moore2 indicou que as influências como acabamento superficial, líquidos viscoelásticos, superfícies elastoméricas e efeitos moleculares desempenham um papel vital e, portanto, devem ser consideradas parcial ou totalmente, dependendo do grau de complexidade dos problemas. Gupta et al.3 notaram que o problema de fluxo de canal de compressão instável pode ser significativamente simplificado por meio de variáveis ​​de similaridade. A distância entre as placas paralelas varia como a raiz quadrada de uma função linear do tempo. Neste cenário, as variáveis ​​de similaridade permitem que o problema seja significativamente simplificado. Duwairi et al.4 estudaram os efeitos da transferência de calor no fluxo de canal de compressão instável, eles assumiram que as paredes paralelas eram aquecidas uniformemente a uma temperatura constante. Isso permitiu que eles examinassem o impacto da transferência de calor no fluxo. Além disso, vários estudiosos analisaram as propriedades de transferência de calor do nanofluido fluindo entre placas paralelas5,6,7 considerando várias condições físicas.

A compressão do fluxo entre placas paralelas encontra seu significado na área de dinâmica de fluidos, pois encontra aplicações em máquinas e ferramentas hidráulicas, motores elétricos, indústria alimentícia, bioengenharia e motores automotivos. Outros exemplos mais simples, mas igualmente importantes, são os padrões de fluxo que ocorrem em seringas e tubos compressíveis. Nessas aplicações, os padrões de fluxo podem ser classificados em fluxos laminares, turbulentos e transicionais com base no conhecido número de Reynolds. Do ponto de vista industrial, é necessário estudar o efeito desses diferentes comportamentos para fluidos não newtonianos e, a esse respeito, muitos estudiosos estudaram o fluxo do fluido de Casson8,9, pois é capaz de capturar propriedades reológicas complexas de um fluido. Observou-se que a movimentação dos microrganismos dentro do nanofluido Casson ajudará na prevenção da aglomeração das nanopartículas e proporcionará um fluxo mais suave10,11. Fluidos concentrados como molhos, mel, sucos, sangue e tintas de impressão podem ser bem descritos usando este modelo. O fluido de Casson pode ser definido como um líquido de diluição por cisalhamento que se assume ter uma viscosidade infinita a uma taxa de cisalhamento zero, uma tensão de escoamento abaixo da qual não ocorre nenhum fluxo e uma viscosidade zero a uma taxa de cisalhamento infinita. Hussain et al.12 realizaram uma análise não similar para estudar o fluxo EMHD do nanofluido Casson considerando a forma da nanopartícula suspensa como um fator. Jamshed et al.13 implementaram o modelo Tiwari-Das para examinar as propriedades térmicas do nanofluido Casson e encontraram um aumento na temperatura absorvida quando a fração de volume da nanopartícula foi aumentada. Além disso, esses estudos foram estendidos para analisar o movimento do nanofluido de Casson sobre uma placa de Riga por Upreti et al.14.