불안정한 MHD 소산 Darcy에 대한 활성화 에너지 및 화학 반응의 영향

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 2666(2023) 이 기사 인용

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화학 반응 및 활성화 에너지의 영향은 유체 역학 및 열 특성 분석에 중요한 역할을 합니다. 유체 흐름의 응용은 원자로, 자동차, 제조 설비, 전자 기기 등에 크게 고려됩니다. 이 연구는 자기유체역학 Darcy-Forchheimer 압착 Casson 유체 흐름에 대한 활성화 에너지와 화학 반응이 다공성 물질을 통과하는 흐름에 미치는 영향을 탐구합니다. 두 개의 평행판이 움직이는 것으로 가정되는 수평 채널. 유사성 변수를 사용하면 편미분 방정식이 상미분 방정식으로 변환됩니다. 문제를 해결하고 속도장, 열분포, 농도분포에 대한 데이터를 획득하기 위해 MATLAB을 이용하여 수치적 방법을 적용하였다. 그래프는 플레이트가 가까워질수록 유체 속도와 온도가 증가함을 나타냅니다. 또한 강한 로렌츠 힘의 존재로 인해 하르트만 수의 증가와 유체 속도의 감소 사이에는 상관 관계가 있었습니다. 브라운 운동으로 인해 액체의 온도와 농도가 증가합니다. Darcy-Forchheimer 매개변수와 활성화 에너지 매개변수가 모두 증가하면 속도와 농도가 감소합니다.

두 개의 병렬 디스크 사이의 압착 흐름은 기술 및 산업 설정의 광범위한 응용으로 인해 최근 많은 관심을 받고 있습니다. 두 압착 표면 사이의 흐름 개념은 유압 브레이크, 엔진의 움직이는 피스톤, 초콜릿 필러 등과 같은 장치에 사용됩니다. 주사기와 비위관 모두 움직이는 디스크가 흐름에 영향을 미치는 동안 흐름을 짜내는 과정을 포함합니다. 이러한 플럭스를 더 깊이 이해하면 다양한 기계 및 산업 응용 분야에 사용할 수 있는 보다 효과적이고 효율적인 기계를 만들 수 있습니다. 유체 역학 장치 제조, 가속기, 압축 및 사출 성형, 윤활 장비, 폴리머 가공 등은 압착 흐름을 관찰할 수 있는 곳입니다. Stefan1은 윤활 근사법을 사용하여 압착 흐름을 연구했습니다. 이후 몇몇 학자들은 여러 접근법을 사용하여 다양한 기하학적 구성에 대한 압착 흐름 문제를 조사했습니다. Moore2는 표면 마감, 점탄성 액체, 탄성 표면 및 분자 효과와 같은 영향이 중요한 역할을 하므로 문제의 복잡성 정도에 따라 부분적으로 또는 전체적으로 고려해야 한다고 지적했습니다. Gupta et al.3은 불안정한 압착 채널 흐름 문제가 유사성 변수를 통해 상당히 단순화될 수 있음을 발견했습니다. 평행한 판 사이의 거리는 시간의 선형 함수의 제곱근에 따라 달라집니다. 이 시나리오에서는 유사성 변수를 사용하여 문제를 상당히 단순화할 수 있습니다. Duwairi et al.4는 불안정한 압착 채널 흐름에 대한 열 전달 효과를 연구했으며, 평행한 벽이 일정한 온도에서 균일하게 가열된다고 가정했습니다. 이를 통해 그들은 열 전달이 흐름에 미치는 영향을 조사할 수 있었습니다. 또한 다양한 학자들이 다양한 물리적 조건을 고려하여 평행판 사이를 흐르는 나노유체의 열전달 특성을 조사해 왔습니다5,6,7.

평행판 사이의 압착 흐름은 유압 기계 및 도구, 전기 모터, 식품 산업, 생명 공학 및 자동차 엔진에 적용되므로 유체 역학 분야에서 그 중요성을 찾습니다. 더 간단하지만 똑같이 중요한 다른 예는 주사기와 압축성 튜브에서 발생하는 흐름 패턴입니다. 이러한 응용 분야에서 흐름 패턴은 잘 알려진 레이놀즈 수를 기준으로 층류, 난류 및 천이 흐름으로 분류될 수 있습니다. 산업적 관점에서 비뉴턴 유체에 대한 이러한 다양한 거동의 영향을 연구할 필요가 있으며 이와 관련하여 많은 학자들이 유체의 복잡한 유변학적 특성을 포착할 수 있는 Casson 유체의 흐름을 연구했습니다8,9. Casson 나노유체 내 미생물의 움직임은 나노입자의 응집을 방지하고 보다 원활한 흐름을 제공하는 데 도움이 되는 것으로 관찰되었습니다10,11. 소스, 꿀, 주스, 혈액, 인쇄 잉크와 같은 농축된 유체는 이 모델을 사용하여 잘 설명할 수 있습니다. 카슨유체는 전단율이 0일 때 점도가 무한대이고, 그 이하에서는 흐름이 발생하지 않는 항복응력, 전단율이 없을 때 점도가 0인 것으로 가정되는 전단박화액체로 정의할 수 있습니다. Hussain 등12은 부유 나노입자의 형태를 요인으로 고려하여 Casson 나노유체의 EMHD 흐름을 연구하기 위해 유사하지 않은 분석을 수행했습니다. Jamshed et al.13은 Casson 나노유체의 열적 특성을 조사하기 위해 Tiwari-Das 모델을 구현했으며 나노입자 부피 분율이 증가할 때 흡수되는 온도가 증가한다는 것을 발견했습니다. 게다가 이러한 연구는 Upreti et al.14에 의해 Riga 플레이트 위의 Casson 나노유체의 움직임을 분석하기 위해 확장되었습니다.