Published November 4, 2022 | Version v1
Publication Open

Development of generalized Fourier and Fick's law of electro-osmotic MHD flow of sodium alginate based Casson nanofluid through inclined microchannel: exact solution and entropy generation

Creators

  • 1. Applications Research (United States)
  • 2. King Mongkut's University of Technology Thonburi
  • 3. Munzur University
  • 4. King Mongkut's University of Technology North Bangkok

Description

Electro-osmotic flow via a microchannel has numerous uses in the contemporary world, including in the biochemical and pharmaceutical industries. This research explores the electroosmotic flow of Casson-type nanofluid with Sodium Alginate nanoparticles through a vertically tilted microchannel. In addition, the transverse magnetic field is also considered. In this flowing fluid, the influence of heat and mass transmission is also explored. The aforementioned physical process is represented by partial differential equations. Utilizing suitable dimensionless variables for nondimensionalized. Furthermore, the non-dimensional classical system is fractionalized with the use of generalized Fourier and Fick's law. Generalizations are made using the Caputo derivative's description. The analytical solution of the velocity, temperature, and concentration profiles is obtained by combining the methods of Laplace and Fourier. Interestingly, the influence of several physical characteristics such as the fractional parameter, Casson fluid parameter, the thermal and mass Grashof numbers, and the zeta potential parameter is displayed. Moreover, the results show that the volume fractional of nanoparticles enhances the rate of heat transfer up to 39.90%, Skin friction up to 38.05%, and Sherwood number up to 11.11%. Also, the angle of inclination enhances the fluid velocity.

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

Translated Description (Arabic)

التدفق الكهربائي التناضحي عبر قناة صغيرة له العديد من الاستخدامات في العالم المعاصر، بما في ذلك في الصناعات الكيميائية الحيوية والصيدلانية. يستكشف هذا البحث التدفق التناضحي الكهربائي للسائل النانوي من نوع كاسون باستخدام جسيمات ألجينات الصوديوم النانوية من خلال قناة دقيقة مائلة رأسيًا. بالإضافة إلى ذلك، يتم النظر أيضًا في المجال المغناطيسي المستعرض. في هذا السائل المتدفق، يتم أيضًا استكشاف تأثير الحرارة وانتقال الكتلة. يتم تمثيل العملية الفيزيائية المذكورة أعلاه بمعادلات تفاضلية جزئية. استخدام متغيرات مناسبة بدون أبعاد لغير الأبعاد. علاوة على ذلك، يتم تجزئة النظام الكلاسيكي غير البُعدي باستخدام قانون فورييه وفيك المعمم. يتم إجراء التعميمات باستخدام وصف مشتق كابوتو. يتم الحصول على الحل التحليلي لمقاطع السرعة ودرجة الحرارة والتركيز من خلال الجمع بين طرق لابلاس وفورييه. ومن المثير للاهتمام أنه يتم عرض تأثير العديد من الخصائص الفيزيائية مثل المعلمة الكسرية، ومعلمة سائل كاسون، وأرقام Grashof الحرارية والكتلية، ومعلمة جهد زيتا. علاوة على ذلك، تظهر النتائج أن الحجم الجزئي للجسيمات النانوية يعزز معدل نقل الحرارة حتى 39.90 ٪، واحتكاك الجلد حتى 38.05 ٪، وعدد شيروود حتى 11.11 ٪. كما أن زاوية الميل تعزز سرعة المائع.

Translated Description (French)

Le flux électro-osmotique via un microcanal a de nombreuses utilisations dans le monde contemporain, y compris dans les industries biochimiques et pharmaceutiques. Cette recherche explore le flux électroosmotique de nanofluide de type Casson avec des nanoparticules d'alginate de sodium à travers un microcanal incliné verticalement. En outre, le champ magnétique transversal est également pris en compte. Dans ce fluide en écoulement, l'influence de la transmission de chaleur et de masse est également explorée. Le processus physique susmentionné est représenté par des équations aux dérivées partielles. Utilisation de variables sans dimension appropriées pour les données non dimensionnées. De plus, le système classique non dimensionnel est fractionné avec l'utilisation de la loi de Fourier et de Fick généralisée. Les généralisations sont faites à l'aide de la description du dérivé de Caputo. La solution analytique des profils de vitesse, de température et de concentration est obtenue en combinant les méthodes de Laplace et de Fourier. Il est intéressant de noter que l'influence de plusieurs caractéristiques physiques telles que le paramètre fractionnaire, le paramètre du fluide de Casson, les nombres de Grashof thermique et massique et le paramètre du potentiel zêta est affichée. De plus, les résultats montrent que la fraction volumique des nanoparticules améliore le taux de transfert de chaleur jusqu'à 39,90 %, le frottement cutané jusqu'à 38,05 % et le nombre de Sherwood jusqu'à 11,11 %. En outre, l'angle d'inclinaison améliore la vitesse du fluide.

Translated Description (Spanish)

El flujo electroosmótico a través de un microcanal tiene numerosos usos en el mundo contemporáneo, incluso en las industrias bioquímica y farmacéutica. Esta investigación explora el flujo electroosmótico de nanofluido de tipo Casson con nanopartículas de alginato de sodio a través de un microcanal inclinado verticalmente. Además, también se considera el campo magnético transversal. En este fluido que fluye, también se explora la influencia de la transmisión de calor y masa. El proceso físico mencionado anteriormente está representado por ecuaciones diferenciales parciales. Utilizar variables adimensionales adecuadas para no dimensionalizadas. Además, el sistema clásico no dimensional se fracciona con el uso de la ley generalizada de Fourier y Fick. Las generalizaciones se realizan utilizando la descripción del derivado de Caputo. La solución analítica de los perfiles de velocidad, temperatura y concentración se obtiene combinando los métodos de Laplace y Fourier. Curiosamente, se muestra la influencia de varias características físicas como el parámetro fraccional, el parámetro de fluido de Casson, los números de Grashof térmicos y de masa, y el parámetro de potencial zeta. Además, los resultados muestran que la fracción de volumen de las nanopartículas mejora la tasa de transferencia de calor hasta un 39,90%, la fricción de la piel hasta un 38,05% y el número de Sherwood hasta un 11,11%. Además, el ángulo de inclinación mejora la velocidad del fluido.

Files

s41598-022-21854-5.pdf.pdf

Files (3.7 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
md5:78c168015c27c9bd8d46bf0e94eb404f
3.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تطوير قانون فورييه وفيك المعمم للتدفق الكهربائي التناضحي متوسط الكثافة لسائل كاسون النانوي القائم على ألجينات الصوديوم من خلال قناة دقيقة مائلة: الحل الدقيق وتوليد الإنتروبيا
Translated title (French)
Développement de la loi généralisée de Fourier et Fick du flux MHD électro-osmotique de nanofluide de Casson à base d'alginate de sodium à travers un microcanal incliné : solution exacte et génération d'entropie
Translated title (Spanish)
Desarrollo de la ley generalizada de Fourier y Fick del flujo electroosmótico MHD del nanofluido de Casson a base de alginato de sodio a través de un microcanal inclinado: solución exacta y generación de entropía

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4308205931
DOI
10.1038/s41598-022-21854-5

Is supplement to
https://openalex.org/W3088124760 (Other)
https://openalex.org/W2775940656 (Other)
https://openalex.org/W2356105657 (Other)
https://openalex.org/W2312219845 (Other)
https://openalex.org/W2187940936 (Other)
https://openalex.org/W2181734686 (Other)
https://openalex.org/W2157294444 (Other)
https://openalex.org/W2039896662 (Other)
https://openalex.org/W1992086985 (Other)
https://openalex.org/W1967267025 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Nigeria

References

  • https://openalex.org/W2021243063
  • https://openalex.org/W2037972732
  • https://openalex.org/W2087047507
  • https://openalex.org/W2100279752
  • https://openalex.org/W2100647096
  • https://openalex.org/W2304938267
  • https://openalex.org/W2582324836
  • https://openalex.org/W2756522869
  • https://openalex.org/W2797070377
  • https://openalex.org/W2797408800
  • https://openalex.org/W2804495827
  • https://openalex.org/W2806364398
  • https://openalex.org/W2883613465
  • https://openalex.org/W2894255982
  • https://openalex.org/W2909240409
  • https://openalex.org/W2915067193
  • https://openalex.org/W2968499208
  • https://openalex.org/W2974959656
  • https://openalex.org/W2980371094
  • https://openalex.org/W2981893143
  • https://openalex.org/W2985350999
  • https://openalex.org/W2998384550
  • https://openalex.org/W2999823701
  • https://openalex.org/W3007784796
  • https://openalex.org/W3047209710
  • https://openalex.org/W3047538675
  • https://openalex.org/W3094163302
  • https://openalex.org/W3114793818
  • https://openalex.org/W3142328236
  • https://openalex.org/W3201722094
  • https://openalex.org/W3208403542
  • https://openalex.org/W3215415662
  • https://openalex.org/W4205765055
  • https://openalex.org/W4205819611
  • https://openalex.org/W4206689881
  • https://openalex.org/W4210559650
  • https://openalex.org/W4214809283
  • https://openalex.org/W4220748485
  • https://openalex.org/W4224243012
  • https://openalex.org/W4225252154
  • https://openalex.org/W4281389673
  • https://openalex.org/W4281570990
  • https://openalex.org/W4293452392