Eficiência térmica aprimorada para fluxo peristáltico modulado por eletroosmose de nanofluido híbrido modificado com reações químicas

Oct 13, 2023

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 13756 (2022) Citar este artigo

929 Acessos

5 Citações

Detalhes das métricas

Nesta análise, as propriedades térmicas e de fluxo de nanofluidos híbridos modificados (MNFs) foram investigadas sob os efeitos de eletroosmose e reações químicas homogêneas-heterogêneas. Três tipos de nanopartículas de Cu, CuO e Al2O3 são utilizados para monitorar o desempenho dos MNFs com água como líquido de trabalho. A determinação do fenômeno de aquecimento é explorada incorporando os efeitos da forma das NPs, viscosidade dependente da temperatura, aquecimento Joule, geração/absorção de calor e dissipação viscosa. Nesta exploração, fatores de difusão iguais para o autocatalisador e reagentes são assumidos. A formulação do modelo contém um sistema PDE altamente não linear, que é convertido em EDOs sob suposições físicas com lubrificação e Debye-Huckel. O tratamento da solução envolve o método de perturbação Homotopia para resolver as equações diferenciais governantes. Um resultado importante revela que uma adição no parâmetro de reação heterogênea ajuda a melhorar o perfil de concentração. Como resultado, a curva de temperatura diminui com o aumento da fração de volume dos NPs. NFs híbridos modificados têm maior taxa de transferência de calor em comparação com base H20, ou NFs Al2O3–H20 comuns e híbridos Cu + Al2O3–H20. O gradiente de pressão diminui melhorando o parâmetro eletroosmótico. Além disso, uma comparação entre os resultados analíticos (HPM) e numéricos (NDSolve) mostra que ambos os resultados estão em boa concordância.

O transporte de calor é considerado um dos principais e cruciais fenômenos em diferentes áreas das tecnologias. A dinâmica térmica de nanofluidos (NFs) é extremamente excitante e nova em termos de aplicações. NFs, uma classe inevitável de fluido com capacidade excepcional de transferência de calor devido a partículas em nanoescala suspensas no fluido base. NFs refere-se a uma mistura consistente de minúsculas partículas de metal (5–100 nm) com líquidos de trabalho, como querosene, água, óleos, EG etc. Os líquidos resultantes, chamados NFs, têm excelente condutividade térmica1,2,3, uniformidade, alta estabilidade , e baixa incrustação, tornando-os um meio de uso universal em várias atividades, abrangendo automotivo, geração de energia, máquinas de extrusão, produção química, coletores solares, purificadores de ar, eletrônicos, sistemas nucleares. e terapia medicamentosa. Estudos experimentais também sugerem que o CT de NFs depende de uma série de aspectos, como fração volumétrica das partículas, tamanho das partículas, estrutura das partículas, material líquido de base, aglomeração, aditivos, temperatura e acidez dos NFs4,5. No espectro de tamanho nanolíquido, a superfície da partícula para a razão do volume da partícula é tão grande que qualquer interação é impulsionada por forças de curto alcance, como forças de superfície e atração de van der Waals. Buongiorno6 investigou o transporte nanofluídico convectivo enquanto incorporava o movimento browniano e a termoforese em consideração. Em sua pesquisa, ele percebeu que a difusão browniana e termoforética são fatores-chave para o aumento extraordinário da transferência de calor pelas NFs. Tiwari e Das7 moldaram o transporte de NFs inserindo o tamanho de materiais minúsculos, condutividade térmica, viscosidade e fração de volume no mecanismo de transferência de calor de NFs. Lazarus8 abordou as aplicações de NFs em diferentes fenômenos de transferência de calor. Poucos estudos recentes realizados nessa direção também podem ser observados por meio de referências9,10,11,12,13,14.

As oscilações devido a ondas de translação transversais transmitidas através de uma parede flexível levaram a oscilações periódicas ininterruptas dos condutores musculares, chamadas de peristaltismo. Este tipo de fluxo é produzido por uma onda progressiva movendo-se de baixa pressão para alta pressão ao longo dos limites do trato sob a ação de uma bomba. O fluxo peristáltico é um fenômeno de transporte natural no qual o fluido corporal se move de um local para outro por relaxamento contínuo e contração muscular. O movimento peristáltico durante o procedimento de lubrificação foi amplamente discutido por Shapiro et al.15. Akram et al.16 pesquisaram as ramificações do nanolíquido no transporte peristáltico através de um canal assimétrico. Abbasi et al.17 examinaram a análise da segunda lei para o movimento peristáltico de nanolíquido à base de H2O. A solução analítica para o sistema resultante é obtida usando HPM. Akbar et al.18 exploraram as implicações da corrente de Hall e do fluxo de calor radiativo no transporte peristáltico de nanolíquido com taxa de irreversibilidade. Reddy et al.19 investigaram a taxa de entropia para o fluxo de ouro-sangue NFs em um microcanal.