Published June 1, 2022 | Version v1
Publication Open

Double-diffusive convection in Jeffery–Hamel flow

Creators

  • 1. Islamia College University
  • 2. University of Peshawar

Description

Abstract In this paper, double-diffusive convection in flow of viscous fluid is investigated inside a horizontal channel. It has heated, inclined and rectangular plane walls. The upper wall has non-uniform temperature and variable species concentration. Note that the Jeffery–Hamel flow depends upon the radial component of velocity, whereas, the peripheral velocity is taken zero. However, the current simulation has been accomplished in view of new procedures and we dealt with two non-zero components of velocity. The problem has been described in a set of four PDEs and the relevant BCs, whereas, the whole set of BVP is taken in Cartesian Coordinates. A set of proper transformation is formed, which reduces the system of PDEs into a new system of ODEs. The system of ODEs is solved with the help of several methods in order to check the validity of the solution. An approximate analytical solution is provided for small values of inclination parameter. An accurate numerical solution of the modelled equations is also given. Moreover, skin friction, rate of the two diffusions are investigated for all different cases of assisting (opposing) and converging (diverging) flows. Thus, the current modelled problem perfectly describes the physical problems of real world in such special circumstances.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الملخص في هذه الورقة، يتم فحص الحمل الحراري مزدوج الانتشار في تدفق السائل اللزج داخل قناة أفقية. يحتوي على جدران مستوية ساخنة ومائلة ومستطيلة. يحتوي الجدار العلوي على درجة حرارة غير موحدة وتركيز متغير للأنواع. لاحظ أن تدفق جيفري- هامل يعتمد على المكون الشعاعي للسرعة، في حين أن السرعة المحيطية تؤخذ صفرًا. ومع ذلك، تم إنجاز المحاكاة الحالية في ضوء الإجراءات الجديدة وتعاملنا مع مكونين غير صفريين للسرعة. تم وصف المشكلة في مجموعة من أربعة PDEs و BCs ذات الصلة، في حين أن المجموعة الكاملة من BVP مأخوذة بالإحداثيات الديكارتية. يتم تشكيل مجموعة من التحول المناسب، مما يقلل من نظام PDEs إلى نظام جديد من ODEs. يتم حل نظام ODEs بمساعدة عدة طرق من أجل التحقق من صحة الحل. يتم توفير حل تحليلي تقريبي للقيم الصغيرة لمعلمة الميل. كما يتم تقديم حل رقمي دقيق للمعادلات المنمذجة. علاوة على ذلك، يتم التحقيق في احتكاك الجلد، ومعدل الانتشارين لجميع الحالات المختلفة للمساعدة (المعارضة) والتدفقات المتقاربة (المتباعدة). وبالتالي، فإن المشكلة النموذجية الحالية تصف تمامًا المشاكل المادية للعالم الحقيقي في مثل هذه الظروف الخاصة.

Translated Description (French)

Résumé Dans cet article, la convection à double diffusion dans l'écoulement de fluide visqueux est étudiée à l'intérieur d'un canal horizontal. Il a des parois planes chauffantes, inclinées et rectangulaires. La paroi supérieure a une température non uniforme et une concentration d'espèces variable. Notez que l'écoulement de Jeffery-Hamel dépend de la composante radiale de la vitesse, alors que la vitesse périphérique est prise nulle. Cependant, la simulation actuelle a été réalisée en vue de nouvelles procédures et nous avons traité deux composantes non nulles de la vitesse. Le problème a été décrit dans un ensemble de quatre PDE et les BC pertinents, alors que l'ensemble complet de BVP est pris en coordonnées cartésiennes. Un ensemble de transformations appropriées est formé, ce qui réduit le système de PDE en un nouveau système d'ODE. Le système des ODE est résolu à l'aide de plusieurs méthodes afin de vérifier la validité de la solution. Une solution analytique approximative est fournie pour les petites valeurs du paramètre d'inclinaison. Une solution numérique précise des équations modélisées est également donnée. De plus, la friction cutanée, le taux des deux diffusions sont étudiés pour tous les différents cas d'écoulements assistants (opposés) et convergents (divergents). Ainsi, le problème modélisé actuel décrit parfaitement les problèmes physiques du monde réel dans de telles circonstances particulières.

Translated Description (Spanish)

Resumen En este artículo, se investiga la convección de doble difusión en el flujo de fluido viscoso dentro de un canal horizontal. Cuenta con paredes planas calefaccionadas, inclinadas y rectangulares. La pared superior tiene una temperatura no uniforme y una concentración variable de especies. Tenga en cuenta que el flujo de Jeffery-Hamel depende de la componente radial de la velocidad, mientras que la velocidad periférica se toma como cero. Sin embargo, la simulación actual se ha logrado en vista de los nuevos procedimientos y tratamos con dos componentes de velocidad distintos de cero. El problema se ha descrito en un conjunto de cuatro PDE y las BC relevantes, mientras que, todo el conjunto de BVP se toma en Coordenadas Cartesianas. Se forma un conjunto de transformación adecuada, que reduce el sistema de PDE a un nuevo sistema de ODEs. El sistema de ODEs se resuelve con la ayuda de varios métodos con el fin de comprobar la validez de la solución. Se proporciona una solución analítica aproximada para valores pequeños del parámetro de inclinación. También se da una solución numérica precisa de las ecuaciones modeladas. Además, se investiga la fricción de la piel, la tasa de las dos difusiones para todos los casos diferentes de flujos de asistencia (opuestos) y convergentes (divergentes). Por lo tanto, el problema modelado actual describe perfectamente los problemas físicos del mundo real en circunstancias tan especiales.

Files

s41598-022-12908-9.pdf.pdf

Files (2.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:3b09f3d6fcb1ff10794a7dd3931345dc
2.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الحمل الحراري مزدوج الانتشار في تدفق جيفري- هامل
Translated title (French)
Convection à double diffusion dans l'écoulement de Jeffery-Hamel
Translated title (Spanish)
Doble convección difusiva en flujo Jeffery-Hamel

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4281690842
DOI
10.1038/s41598-022-12908-9

Is supplement to
https://openalex.org/W625783435 (Other)
https://openalex.org/W4256082577 (Other)
https://openalex.org/W3134495997 (Other)
https://openalex.org/W2742179975 (Other)
https://openalex.org/W2384641672 (Other)
https://openalex.org/W2376428685 (Other)
https://openalex.org/W2371448224 (Other)
https://openalex.org/W2363680170 (Other)
https://openalex.org/W2109273303 (Other)
https://openalex.org/W2048742619 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1970820233
  • https://openalex.org/W1998814758
  • https://openalex.org/W2001206513
  • https://openalex.org/W2004701341
  • https://openalex.org/W2017404292
  • https://openalex.org/W2021272323
  • https://openalex.org/W2022077171
  • https://openalex.org/W2023583270
  • https://openalex.org/W2041265801
  • https://openalex.org/W2059650010
  • https://openalex.org/W2060702619
  • https://openalex.org/W2088320830
  • https://openalex.org/W2102243269
  • https://openalex.org/W2126265547
  • https://openalex.org/W2153680128
  • https://openalex.org/W2626511267
  • https://openalex.org/W2907042306
  • https://openalex.org/W3167632832
  • https://openalex.org/W3191162351
  • https://openalex.org/W4234822835
  • https://openalex.org/W4246946417
  • https://openalex.org/W4249393534
  • https://openalex.org/W4301498182