Published December 21, 2021 | Version v1
Publication Open

Influence of entropy on Brinkman–Forchheimer model of MHD hybrid nanofluid flowing in enclosure containing rotating cylinder and undulating porous stratum

Creators

  • 1. Centre Universitaire de Relizane
  • 2. Capital University of Science and Technology
  • 3. KPR Institute of Engineering and Technology
  • 4. Lahore College for Women University
  • 5. University of Al-Qadisiyah
  • 6. South Valley University
  • 7. Prince Sattam Bin Abdulaziz University
  • 8. University of Bisha
  • 9. King Khalid University

Description

The current article aims to discuss the natural convection heat transfer of Ag/Al2O3-water hybrid filled in an enclosure subjected to a uniform magnetic field and provided with a rotating cylinder and an inner undulated porous layer. The various thermo-physical parameters are investigated such as Rayleigh number ([Formula: see text]), Hartmann number ([Formula: see text]), and the nanoparticles concentration ([Formula: see text]). Likewise, the rotational speed of the cylinder ([Formula: see text]), as well as several characteristics related to the porous layer, are examined li its porosity ([Formula: see text]), Darcy number ([Formula: see text]) which indicates the porous medium permeability and the number of undulations ([Formula: see text]). The calculations are carried out based on the Galerkin Finite element method (GFEM) to present the streamlines, isotherms, entropy generation, and average Nusselt numbers in details. The main results proved that increment of Rayleigh number and Darcy number enhances heat transfer convection within the enclosure. Whilst, the porosity presents a minimal impact. Also, the rotational speed in a positive direction has a favorable influence on the heat transfer dispersion across the cavity.

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

Translated Description (Arabic)

تهدف المقالة الحالية إلى مناقشة نقل الحرارة بالحمل الحراري الطبيعي لهجين Ag/Al2O3 - water المملوء في حاوية تخضع لمجال مغناطيسي موحد ومزود بأسطوانة دوارة وطبقة مسامية داخلية متموجة. يتم التحقيق في المعلمات الحرارية الفيزيائية المختلفة مثل رقم رايلي ([الصيغة: انظر النص])، رقم هارتمان ([الصيغة: انظر النص])، وتركيز الجسيمات النانوية ([الصيغة: انظر النص]). وبالمثل، يتم فحص سرعة دوران الأسطوانة ([Formula: see text])، بالإضافة إلى العديد من الخصائص المتعلقة بالطبقة المسامية، لي مساميتها ([Formula: see text])، رقم دارسي ([Formula: see text]) الذي يشير إلى النفاذية المتوسطة المسامية وعدد التموجات ([Formula: see text]). يتم إجراء الحسابات بناءً على طريقة Galerkin Finite element (GFEM) لتقديم الانسيابية، والتساوي الحراري، وتوليد الإنتروبيا، ومتوسط أعداد Nusselt بالتفصيل. أثبتت النتائج الرئيسية أن زيادة رقم Rayleigh ورقم Darcy تعزز الحمل الحراري لنقل الحرارة داخل العلبة. في حين أن المسامية تقدم الحد الأدنى من التأثير. كما أن سرعة الدوران في الاتجاه الموجب لها تأثير إيجابي على تشتت انتقال الحرارة عبر التجويف.

Translated Description (French)

Le présent article vise à discuter du transfert de chaleur par convection naturelle de l'hybride Ag/Al2O3-eau rempli dans une enceinte soumise à un champ magnétique uniforme et munie d'un cylindre rotatif et d'une couche poreuse interne ondulée. Les différents paramètres thermo-physiques sont étudiés tels que le nombre de Rayleigh ([Formule : voir texte]), le nombre de Hartmann ([Formule : voir texte]) et la concentration en nanoparticules ([Formule : voir texte]). De même, on examine la vitesse de rotation du cylindre ([Formule : voir texte]), ainsi que plusieurs caractéristiques liées à la couche poreuse, sa porosité ([Formule : voir texte]), le nombre de Darcy ([Formule : voir texte]) qui indique la perméabilité du milieu poreux et le nombre d'ondulations ([Formule : voir texte]). Les calculs sont effectués sur la base de la méthode des éléments finis de Galerkin (GFEM) pour présenter en détail les lignes de courant, les isothermes, la génération d'entropie et les nombres moyens de Nusselt. Les principaux résultats ont prouvé que l'augmentation du nombre de Rayleigh et du nombre de Darcy améliore la convection de transfert de chaleur à l'intérieur de l'enceinte. Alors que la porosité présente un impact minimal. En outre, la vitesse de rotation dans une direction positive a une influence favorable sur la dispersion du transfert de chaleur à travers la cavité.

Translated Description (Spanish)

El presente artículo tiene como objetivo discutir la transferencia de calor por convección natural del híbrido Ag/Al2O3-agua llenado en un recinto sometido a un campo magnético uniforme y provisto de un cilindro giratorio y una capa porosa ondulada interna. Se investigan los diversos parámetros termofísicos, como el número de Rayleigh ([Fórmula: ver texto]), el número de Hartmann ([Fórmula: ver texto]) y la concentración de nanopartículas ([Fórmula: ver texto]). Del mismo modo, se examina la velocidad de rotación del cilindro ([Fórmula: ver texto]), así como varias características relacionadas con la capa porosa, su porosidad ([Fórmula: ver texto]), el número de Darcy ([Fórmula: ver texto]) que indica la permeabilidad del medio poroso y el número de ondulaciones ([Fórmula: ver texto]). Los cálculos se realizan en base al método de elementos finitos de Galerkin (GFEM) para presentar en detalle las líneas de corriente, las isotermas, la generación de entropía y los números promedio de Nusselt. Los principales resultados demostraron que el incremento del número de Rayleigh y el número de Darcy mejora la convección de transferencia de calor dentro del recinto. Mientras que la porosidad presenta un impacto mínimo. Además, la velocidad de rotación en una dirección positiva tiene una influencia favorable en la dispersión de transferencia de calor a través de la cavidad.

Files

s41598-021-03477-4.pdf.pdf

Files (15.9 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
md5:9a7ee607fc1bec20232d1d28240a1c03
15.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير الإنتروبيا على نموذج برينكمان- فورشهايمر للسائل النانوي الهجين MHD المتدفق في حاوية تحتوي على أسطوانة دوارة وطبقة مسامية متموجة
Translated title (French)
Influence de l'entropie sur le modèle de Brinkman–Forchheimer du nanofluide hybride MHD circulant dans une enceinte contenant un cylindre rotatif et une strate poreuse ondulante
Translated title (Spanish)
Influencia de la entropía en el modelo Brinkman-Forchheimer de nanofluido híbrido MHD que fluye en una carcasa que contiene un cilindro giratorio y un estrato poroso ondulado

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4200017831
DOI
10.1038/s41598-021-03477-4

Is supplement to
https://openalex.org/W4386376218 (Other)
https://openalex.org/W4317933863 (Other)
https://openalex.org/W3215389974 (Other)
https://openalex.org/W3117539643 (Other)
https://openalex.org/W2950307807 (Other)
https://openalex.org/W2900391731 (Other)
https://openalex.org/W2597273698 (Other)
https://openalex.org/W2588782451 (Other)
https://openalex.org/W2040347104 (Other)
https://openalex.org/W2031518187 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1980394061
  • https://openalex.org/W2038966236
  • https://openalex.org/W2049604675
  • https://openalex.org/W2071915437
  • https://openalex.org/W2085100047
  • https://openalex.org/W2126363483
  • https://openalex.org/W2273508208
  • https://openalex.org/W2360652074
  • https://openalex.org/W2588731982
  • https://openalex.org/W2750605134
  • https://openalex.org/W2761492440
  • https://openalex.org/W2777382915
  • https://openalex.org/W2777935706
  • https://openalex.org/W2782588225
  • https://openalex.org/W2790600409
  • https://openalex.org/W2794009168
  • https://openalex.org/W2801260333
  • https://openalex.org/W2894079389
  • https://openalex.org/W2905950499
  • https://openalex.org/W2906248088
  • https://openalex.org/W2968756679
  • https://openalex.org/W2969541435
  • https://openalex.org/W3032171783
  • https://openalex.org/W3035629249
  • https://openalex.org/W3036514054
  • https://openalex.org/W3081031656
  • https://openalex.org/W3089804252
  • https://openalex.org/W3117539643
  • https://openalex.org/W3127337757
  • https://openalex.org/W3131884427
  • https://openalex.org/W3162279257
  • https://openalex.org/W3163725883
  • https://openalex.org/W3192918432
  • https://openalex.org/W3195345625
  • https://openalex.org/W4301498182
  • https://openalex.org/W998874852