Effetti dell'energia di attivazione e della reazione chimica su Darcy dissipativo MHD instabile

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 2666 (2023) Citare questo articolo

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L'impatto della reazione chimica e dell'energia di attivazione gioca un ruolo fondamentale nell'analisi della fluidodinamica e delle sue proprietà termiche. L'applicazione del flusso di fluido è presa in considerazione in modo significativo nei reattori nucleari, nelle automobili, negli impianti di produzione, negli apparecchi elettronici, ecc. Questo studio esplora gli impatti dell'energia di attivazione e della reazione chimica sul flusso magnetoidrodinamico del fluido Casson spremuto Darcy-Forchheimer attraverso un materiale poroso attraverso il canale orizzontale dove si suppone che le due placche parallele siano in movimento. Utilizzando le variabili di similarità, le equazioni differenziali parziali vengono convertite in equazioni differenziali ordinarie. Il metodo numerico viene applicato utilizzando MATLAB per risolvere i problemi e acquisire i dati per il campo di velocità, la distribuzione termica e la distribuzione della concentrazione. I grafici indicano che la velocità del fluido e la temperatura aumentano man mano che le piastre si avvicinano. Inoltre, esisteva una correlazione tra l'aumento del numero di Hartmann e la diminuzione della velocità del fluido a causa dell'esistenza di forti forze di Lorentz. La temperatura e la concentrazione del liquido aumenteranno a causa del moto browniano. Quando i parametri di Darcy-Forchheimer e di energia di attivazione vengono entrambi aumentati, la velocità e la concentrazione diminuiscono.

La compressione del flusso tra due dischi paralleli ha recentemente suscitato molto interesse a causa dell'ampia gamma di applicazioni in contesti tecnici e industriali. Il concetto di flusso tra due superfici di compressione viene utilizzato in dispositivi come i freni idraulici, il pistone mobile di un motore, i riempitivi di cioccolato e molti altri. Sia le siringhe che i sondini nasogastrici comprendono il processo di spremitura del flusso mentre un disco in movimento lo influenza. Una comprensione più profonda di questi flussi porta alla creazione di macchine più efficaci ed efficienti che possono essere utilizzate per varie applicazioni meccaniche e industriali. La produzione di dispositivi idrodinamici, acceleratori, stampaggio a compressione e iniezione, apparecchiature di lubrificazione e lavorazione dei polimeri sono alcuni dei luoghi in cui è possibile osservare il flusso di spremitura. Stefan1 ha studiato il flusso di compressione utilizzando l'approssimazione della lubrificazione; diversi studiosi hanno successivamente esaminato i problemi del flusso di compressione per varie configurazioni geometriche utilizzando approcci multipli. Moore2 ha indicato che influenze come la finitura superficiale, i liquidi viscoelastici, le superfici elastomeriche e gli effetti molecolari svolgono un ruolo vitale e quindi devono essere considerati parzialmente o interamente a seconda del grado di complessità dei problemi. Gupta et al.3 hanno notato che il problema del flusso instabile del canale di compressione potrebbe essere significativamente semplificato tramite variabili di somiglianza. La distanza tra le piastre parallele varia come la radice quadrata di una funzione lineare del tempo. In questo scenario, le variabili di somiglianza consentono di semplificare notevolmente il problema. Duwairi et al.4 hanno studiato gli effetti del trasferimento di calore sul flusso instabile del canale di compressione, assumendo che le pareti parallele fossero riscaldate uniformemente a una temperatura costante. Ciò ha permesso loro di esaminare l’impatto del trasferimento di calore sul flusso. Inoltre, vari studiosi hanno esaminato le proprietà di trasferimento del calore del nanofluido che scorre tra piastre parallele5,6,7 considerando varie condizioni fisiche.

La compressione del flusso tra piastre parallele trova il suo significato nel campo della dinamica dei fluidi poiché trova applicazioni in macchinari e strumenti idraulici, motori elettrici, industria alimentare, bioingegneria e motori automobilistici. Altri esempi più semplici ma ugualmente importanti sono i modelli di flusso che si verificano nelle siringhe e nei tubi comprimibili. In queste applicazioni, gli schemi di flusso possono essere classificati in flussi laminari, turbolenti e di transizione sulla base del noto numero di Reynolds. Da una prospettiva industriale, è necessario studiare l'effetto di questi diversi comportamenti per fluidi non newtoniani e a questo proposito molti studiosi hanno studiato il flusso del fluido Casson8,9 in quanto è in grado di catturare proprietà reologiche complesse di un fluido. È stato osservato che il movimento dei microrganismi all'interno del nanofluido Casson aiuta a prevenire l'agglomerazione delle nanoparticelle e fornisce un flusso più fluido10,11. Fluidi concentrati come salse, miele, succhi, sangue e inchiostri da stampa possono essere ben descritti utilizzando questo modello. Il fluido Casson può essere definito come un liquido che assottiglia il taglio che si presume abbia una viscosità infinita a una velocità di taglio pari a zero, uno sforzo di snervamento al di sotto del quale non si verifica alcun flusso e una viscosità zero a una velocità di taglio infinita. Hussain et al.12 hanno eseguito un'analisi non simile per studiare il flusso EMHD del nanofluido Casson considerando come fattore la forma della nanoparticella sospesa. Jamshed et al.13 hanno implementato il modello Tiwari-Das per esaminare le proprietà termiche del nanofluido Casson e hanno riscontrato un aumento della temperatura assorbita quando la frazione volumetrica delle nanoparticelle veniva aumentata. Inoltre questi studi sono stati estesi per analizzare il movimento del nanofluido Casson su una piastra di Riga da Upreti et al.14.