Numerical solution for heat transfer in a staggered enclosure with wavy insulated baffles
Creators
- 1. Air University
- 2. Prince Sultan University
- 3. Hashemite University
Description
The present study contains examination on partial differential equations narrating heat transfer aspects in magnetized staggered cavity manifested with wavy insulated baffles. The nanoparticles namely Aluminium oxide are suspended in the flow regime within staggered enclosure having purely viscous fluid. The flow is modelled mathematically in terms of partial differential equations and the finite element is used to discretized the flow differential equations. The effects of several parameters such as Hartmann number $ \left(0\le Ha\le 100\right) $, Volume fraction $ \left(0.00\le \phi \le 0.08\right), $ Rayleigh number $ \left({10}^{3}\le Ra\le {10}^{5}\right), $ and angle of inclinaton $ \left({0}^{o}\le \gamma \le {60}^{o}\right) $ on the thermal flow and distribution of nanomaterials for natural convection are inspected. It is calculated how much Ha will affect velocities and isotherms wit h $ Ra = {10}^{4} $ and $ \phi = 0.02 $. With Ha = 20 and $ \phi $ = 0.02, the effect of Ra on velocity and isotherms is also estimated. The average Bejan number and average Nusselt number against Hartmann number are investigated. When the walls move in an opposite direction, line graphs of velocity distribution are created for both the u and v components. The presence of Hartmann number leads to increase in Bejan number while, opposite behavior can be observed in case of average Nusselt number. When the volume fraction is large, the velocity increases significantly. The flow strength is greater when the Rayleigh number is smaller. On the other hand, as Ra drops, or when $ Ra = {10}^{4} $, flow strength drops.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تحتوي هذه الدراسة على فحص المعادلات التفاضلية الجزئية التي تروي جوانب نقل الحرارة في تجويف ممغنط متداخلة تتجلى مع حواجز معزولة متموجة. يتم تعليق الجسيمات النانوية وهي أكسيد الألومنيوم في نظام التدفق داخل حاوية متداخلة تحتوي على سائل لزج بحت. يتم نمذجة التدفق رياضياً من حيث المعادلات التفاضلية الجزئية ويستخدم العنصر المحدود لتقطيع المعادلات التفاضلية للتدفق. يتم فحص تأثيرات العديد من المعلمات مثل Hartmann number $\left(0\le Ha\ le 100\ right )$، Volume fraction $\ left(0.00\le\ phi\ le 0.08\ right)، $ Rayleigh number $\ left ({10 }^{ 3}\ le Ra\le {10 }^{ 5}\ right)، $ وزاوية الميل $\left({0 }^{ o}\ le \gamma \le {60 }^{ o}\right )$ على التدفق الحراري وتوزيع المواد النانوية للحمل الحراري الطبيعي. يتم حساب مقدار تأثير Ha على السرعات والتساوي الحراري مع h $ Ra = {10 }^{ 4 }$ و $\phi = 0.02 $. مع Ha = 20 و $\phi $= 0.02، يتم تقدير تأثير Ra على السرعة والحرارة المتساوية أيضًا. يتم التحقيق في متوسط عدد بيجان ومتوسط عدد نوسيلت مقابل عدد هارتمان. عندما تتحرك الجدران في اتجاه معاكس، يتم إنشاء رسوم بيانية خطية لتوزيع السرعة لكل من المكونين u و v. يؤدي وجود عدد هارتمان إلى زيادة عدد بيجان بينما يمكن ملاحظة السلوك المعاكس في حالة متوسط عدد نوسيلت. عندما يكون جزء الحجم كبيرًا، تزداد السرعة بشكل كبير. تكون قوة التدفق أكبر عندما يكون رقم Rayleigh أصغر. من ناحية أخرى، مع انخفاض Ra، أو عندما $ Ra = {10 }^{ 4 }$، تنخفض قوة التدفق.</ abstract>
Translated Description (French)
La présente étude contient un examen sur les équations aux dérivées partielles racontant les aspects du transfert de chaleur dans la cavité décalée magnétisée manifestée par des chicanes isolées ondulées. Les nanoparticules à savoir l'oxyde d'aluminium sont en suspension dans le régime d'écoulement à l'intérieur d'une enceinte en quinconce ayant un fluide purement visqueux. L'écoulement est modélisé mathématiquement en termes d'équations aux dérivées partielles et l'élément fini est utilisé pour discrétiser les équations aux dérivées d'écoulement. Les effets de plusieurs paramètres tels que le nombre de Hartmann $ \left(0\le Ha\le 100\right) $ , la fraction de volume $ \left(0.00\le\ phi \le 0.08\right), le nombre de $ Rayleigh $ \left({10}^{3}\le Ra\le {10}^{5}\right), $ et l'angle d'inclinaison $ \left({0}^{o}\le \gamma \le {60}^{o}\right) $ sur le flux thermique et la distribution des nanomatériaux pour la convection naturelle sont inspectés. On calcule combien Ha affectera les vitesses et les isothermes avec h $ Ra = {10}^{4} $ et $ \phi = 0,02 $ . Avec Ha = 20 et $ \phi $ = 0,02, l'effet de Ra sur la vitesse et les isothermes est également estimé. Le nombre de Bejan moyen et le nombre de Nusselt moyen par rapport au nombre de Hartmann sont étudiés. Lorsque les parois se déplacent dans une direction opposée, des graphiques linéaires de la distribution des vitesses sont créés pour les composants u et v. La présence du nombre de Hartmann entraîne une augmentation du nombre de Bejan alors qu'un comportement opposé peut être observé en cas de nombre de Nusselt moyen. Lorsque la fraction volumique est importante, la vitesse augmente considérablement. La force d'écoulement est plus grande lorsque le nombre de Rayleigh est plus petit. En revanche, lorsque Ra chute, ou lorsque $ Ra = {10}^{4} $ , la force d'écoulement diminue.
Translated Description (Spanish)
El presente estudio contiene el examen de ecuaciones diferenciales parciales que narran aspectos de transferencia de calor en cavidad escalonada magnetizada manifestada con deflectores aislados ondulados. Las nanopartículas, a saber, óxido de aluminio, están suspendidas en el régimen de flujo dentro de un recinto escalonado que tiene un fluido puramente viscoso. El flujo se modela matemáticamente en términos de ecuaciones diferenciales parciales y el elemento finito se utiliza para discretizar las ecuaciones diferenciales de flujo. Se inspeccionan los efectos de varios parámetros como el número de Hartmann $ \left(0\le Ha\ le 100\right) $, la fracción de volumen $ \left(0.00\ le\ phi\ le 0.08\right), el número de $ Rayleigh $ \left({10}^{3}\le Ra\le {10}^{5}\right), $ y el ángulo de inclinación $ \left({0}^{o}\le\ gamma \le {60}^{o}\right) $ sobre el flujo térmico y la distribución de nanomateriales para la convección natural. Se calcula cuánto afectará Ha a las velocidades e isotermas con h $ Ra = {10}^{4} $ y $ \phi = 0.02 $. Con Ha = 20 y $ \phi $ = 0.02, también se estima el efecto de Ra sobre la velocidad y las isotermas. Se investiga el número medio de Bejan y el número medio de Nusselt frente al número de Hartmann. Cuando las paredes se mueven en una dirección opuesta, se crean gráficos de líneas de distribución de velocidad para los componentes u y v. La presencia del número de Hartmann conduce a un aumento en el número de Bejan, mientras que se puede observar un comportamiento opuesto en el caso del número medio de Nusselt. Cuando la fracción de volumen es grande, la velocidad aumenta significativamente. La resistencia al flujo es mayor cuando el número de Rayleigh es menor. Por otro lado, a medida que Ra disminuye, o cuando $ Ra = {10}^{4} $, la fuerza del flujo disminuye.
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- حل رقمي لنقل الحرارة في حاوية متداخلة مع حواجز معزولة متموجة
- Translated title (French)
- Solution numérique pour le transfert de chaleur dans une enceinte en quinconce avec chicanes isolées ondulées
- Translated title (Spanish)
- Solución numérica para la transferencia de calor en un recinto escalonado con deflectores aislados ondulados
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4319439067
- DOI
- 10.3934/math.2023420
References
- https://openalex.org/W2000632134
- https://openalex.org/W2016213857
- https://openalex.org/W2021041911
- https://openalex.org/W2049194218
- https://openalex.org/W2062336575
- https://openalex.org/W2080027181
- https://openalex.org/W2090337020
- https://openalex.org/W2090843489
- https://openalex.org/W2118841251
- https://openalex.org/W2121205363
- https://openalex.org/W2131536261
- https://openalex.org/W2136719269
- https://openalex.org/W2149681260
- https://openalex.org/W2150511304
- https://openalex.org/W2154670292
- https://openalex.org/W2161245037
- https://openalex.org/W2328932556
- https://openalex.org/W2610734817
- https://openalex.org/W2749570096
- https://openalex.org/W2922491574
- https://openalex.org/W2944185079
- https://openalex.org/W3006096033
- https://openalex.org/W3016668234
- https://openalex.org/W3022377481
- https://openalex.org/W3211871783
- https://openalex.org/W3215555820
- https://openalex.org/W4206969106
- https://openalex.org/W4207048263
- https://openalex.org/W4211214201
- https://openalex.org/W4220693111
- https://openalex.org/W4280640859
- https://openalex.org/W4283118728
- https://openalex.org/W4285095502
- https://openalex.org/W4296402756
- https://openalex.org/W4300017134