Published June 1, 2021 | Version v1
Publication Metadata-only

Parametric analysis of the heat transfer behavior of the nano-particle ionic-liquid flow between concentric cylinders

Creators

  • 1. University of Engineering and Technology Peshawar
  • 2. University of Haripur

Description

This paper investigates the enhanced viscous behavior and heat transfer phenomenon of an unsteady two di-mensional, incompressible ionic-nano-liquid squeezing flow between two infinite parallel concentric cylinders. To analyze heat transfer ability, three different type nanoparticles such as Copper, Aluminum [Formula: see text], and Titanium oxide [Formula: see text] of volume fraction ranging from 0.1 to 0.7 nm, are added to the ionic liquid in turns. The Brinkman model of viscosity and Maxwell-Garnets model of thermal conductivity for nano particles are adopted. Further, Heat source [Formula: see text], is applied between the concentric cylinders. The physical phenomenon is transformed into a system of partial differential equations by modified Navier-Stokes equation, Poisson equation, Nernst-Plank equation, and energy equation. The system of nonlinear partial differential equations, is converted to a system of coupled ordinary differential equations by opting suitable transformations. Solution of the system of coupled ordinary differential equations is carried out by parametric continuation (PC) and BVP4c matlab based numerical methods. Effects of squeeze number ( S), volume fraction [Formula: see text], Prandtle number (Pr), Schmidt number [Formula: see text], and heat source [Formula: see text] on nano-ionicliquid flow, ions concentration distribution, heat transfer rate and other physical quantities of interest are tabulated, graphed, and discussed. It is found that [Formula: see text] and Cu as nanosolid, show almost the same enhancement in heat transfer rate for Pr = 0.2, 0.4, 0.6.

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

Translated Description (Arabic)

تبحث هذه الورقة في السلوك اللزج المعزز وظاهرة نقل الحرارة لتدفق ضغط أيوني نانو سائل ثنائي الأبعاد غير قابل للانضغاط بين أسطوانتين متوازيتين لا متناهيتين متحدتي المركز. لتحليل قدرة نقل الحرارة، تضاف ثلاثة جسيمات نانوية من نوع مختلف مثل النحاس والألومنيوم [الصيغة: انظر النص] وأكسيد التيتانيوم [الصيغة: انظر النص] من جزء الحجم الذي يتراوح من 0.1 إلى 0.7 نانومتر، إلى السائل الأيوني بالتناوب. تم اعتماد نموذج برينكمان للزوجة ونموذج ماكسويل- غارنيتس للتوصيل الحراري لجسيمات النانو. علاوة على ذلك، يتم تطبيق مصدر الحرارة [الصيغة: انظر النص] بين الأسطوانات متحدة المركز. تتحول الظاهرة الفيزيائية إلى نظام من المعادلات التفاضلية الجزئية بواسطة معادلة نافييه- ستوكس المعدلة، ومعادلة بواسون، ومعادلة نيرنست- بلانك، ومعادلة الطاقة. يتم تحويل نظام المعادلات التفاضلية الجزئية غير الخطية إلى نظام من المعادلات التفاضلية العادية المقترنة عن طريق اختيار التحويلات المناسبة. يتم حل نظام المعادلات التفاضلية العادية المقترنة بالطرق العددية القائمة على الاستمرارية البارامترية (PC) و BVP4c matlab. يتم جدولة تأثيرات رقم الضغط ( S)، وكسر الحجم [الصيغة: انظر النص]، ورقم Prandtle (Pr)، ورقم Schmidt [الصيغة: انظر النص]، ومصدر الحرارة [الصيغة: انظر النص] على تدفق السائل الأيوني النانوي، وتوزيع تركيز الأيونات، ومعدل نقل الحرارة والكميات الفيزيائية الأخرى ذات الأهمية، ورسمها ومناقشتها. وجد أن [الصيغة: انظر النص] و Cu كما nanosolid، يظهران نفس التحسن تقريبًا في معدل نقل الحرارة لـ Pr = 0.2، 0.4، 0.6.

Translated Description (French)

Cet article étudie le comportement visqueux amélioré et le phénomène de transfert de chaleur d'un flux de compression ionique-nano-liquide incompressible, di-mensionnel et instable entre deux cylindres concentriques parallèles infinis. Pour analyser la capacité de transfert de chaleur, trois types de nanoparticules différents tels que le cuivre, l'aluminium [Formule : voir texte] et l'oxyde de titane [Formule : voir texte] de fraction volumique allant de 0,1 à 0,7 nm, sont ajoutés tour à tour au liquide ionique. Le modèle Brinkman de viscosité et le modèle Maxwell-Garnets de conductivité thermique pour les nano particules sont adoptés. En outre, la source de chaleur [Formule : voir texte], est appliquée entre les cylindres concentriques. Le phénomène physique est transformé en un système d'équations aux dérivées partielles par l'équation de Navier-Stokes modifiée, l'équation de Poisson, l'équation de Nernst-Plank et l'équation d'énergie. Le système d'équations aux dérivées partielles non linéaires est converti en un système d'équations aux dérivées ordinaires couplées en optant pour des transformations appropriées. La solution du système d'équations différentielles ordinaires couplées est réalisée par des méthodes numériques basées sur la continuation paramétrique (PC) et le matlab BVP4c. Les effets du nombre de compression ( S), de la fraction volumique [Formule : voir texte], du nombre de Prandtle (Pr), du nombre de Schmidt [Formule : voir texte] et de la source de chaleur [Formule : voir texte] sur le flux de nano-ionicliquide, la distribution de la concentration en ions, le taux de transfert de chaleur et d'autres quantités physiques d'intérêt sont tabulés, représentés graphiquement et discutés. On constate que [Formule : voir texte] et Cu en tant que nanosolide, montrent presque la même amélioration du taux de transfert de chaleur pour Pr = 0,2, 0,4, 0,6.

Translated Description (Spanish)

Este documento investiga el comportamiento viscoso mejorado y el fenómeno de transferencia de calor de un flujo de exprimido iónico-nano-líquido bidimensional e incompresible entre dos cilindros concéntricos paralelos infinitos. Para analizar la capacidad de transferencia de calor, se añaden tres nanopartículas de tipo diferente, como cobre, aluminio [Fórmula: ver texto] y óxido de titanio [Fórmula: ver texto], de una fracción de volumen que oscila entre 0,1 y 0,7 nm, al líquido iónico por turnos. Se adopta el modelo Brinkman de viscosidad y el modelo Maxwell-Garnets de conductividad térmica para nanopartículas. Además, la fuente de calor [Fórmula: ver texto], se aplica entre los cilindros concéntricos. El fenómeno físico se transforma en un sistema de ecuaciones diferenciales parciales mediante la ecuación de Navier-Stokes modificada, la ecuación de Poisson, la ecuación de Nernst-Plank y la ecuación de energía. El sistema de ecuaciones diferenciales parciales no lineales, se convierte en un sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias acopladas optando por transformaciones adecuadas. La solución del sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias acopladas se lleva a cabo mediante métodos numéricos basados en la continuación paramétrica (PC) y BVP4c matlab. Los efectos del número de compresión ( S), la fracción de volumen [Fórmula: ver texto], el número de Prandtle (Pr), el número de Schmidt [Fórmula: ver texto] y la fuente de calor [Fórmula: ver texto] sobre el flujo de líquido nanoiónico, la distribución de la concentración de iones, la tasa de transferencia de calor y otras cantidades físicas de interés se tabulan, grafican y discuten. Se encuentra que [Fórmula: ver texto] y Cu como nanosólido, muestran casi la misma mejora en la tasa de transferencia de calor para Pr = 0.2, 0.4, 0.6.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التحليل البارامتري لسلوك نقل الحرارة لتدفق السائل الأيوني للجسيمات النانوية بين الأسطوانات متحدة المركز
Translated title (French)
Analyse paramétrique du comportement de transfert de chaleur du flux ionique-liquide de nanoparticules entre cylindres concentriques
Translated title (Spanish)
Análisis paramétrico del comportamiento de transferencia de calor del flujo iónico-líquido de nanopartículas entre cilindros concéntricos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3171572720
DOI
10.1177/16878140211024009

Is supplement to
https://openalex.org/W4392238179 (Other)
https://openalex.org/W4200024091 (Other)
https://openalex.org/W3164276969 (Other)
https://openalex.org/W2999616507 (Other)
https://openalex.org/W2285115591 (Other)
https://openalex.org/W2164678527 (Other)
https://openalex.org/W2082628750 (Other)
https://openalex.org/W2061451028 (Other)
https://openalex.org/W2043671984 (Other)
https://openalex.org/W2029287765 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1520986344
  • https://openalex.org/W1632699890
  • https://openalex.org/W1795761821
  • https://openalex.org/W1866443095
  • https://openalex.org/W1968899088
  • https://openalex.org/W1977708826
  • https://openalex.org/W1995602249
  • https://openalex.org/W2040490990
  • https://openalex.org/W2051623369
  • https://openalex.org/W2058135277
  • https://openalex.org/W2059241330
  • https://openalex.org/W2066783117
  • https://openalex.org/W2072168882
  • https://openalex.org/W2099389381
  • https://openalex.org/W2132130554
  • https://openalex.org/W2503022536
  • https://openalex.org/W2806870571
  • https://openalex.org/W2810726346
  • https://openalex.org/W2894603834
  • https://openalex.org/W2904402301
  • https://openalex.org/W2920795589
  • https://openalex.org/W2944320684
  • https://openalex.org/W2947207264
  • https://openalex.org/W2947687136
  • https://openalex.org/W2959406226
  • https://openalex.org/W2961118236
  • https://openalex.org/W2997524259
  • https://openalex.org/W3037482335
  • https://openalex.org/W3094207083