Published May 1, 2021
| Version v1
Publication
Open
Entropy generation minimization in bio-convective flow of nanofluid with activation energy and gyrotactic micro-organisms
- 1. Karakoram International University
- 2. Riphah International University
- 3. King Khalid University
- 4. Prince of Songkla University
Description
This article addresses the entropy generation in mixed convection magnetohydrodynamics Eyring–Powell nanofluid flow toward a permeable surface of a cylinder. The flow is modeled considering heat generation and chemical reaction aspects. The influence of buoyancy forces, magnetic field, and thermal radiation is also considered. Moreover, activation energy, viscous dissipation, and permeability effects on bio-nanofluid flow are assimilated in modeling of concentration and energy relations. Total entropy generation is modeled in view of the second thermodynamics law. The governing system of PDEs is deduced by incorporating boundary layer assumptions. Relevant transformations are used to reduce the dimensional flow model into a non-dimensional one. The built-in shooting technique and the NDSolve code in Mathematica software are used to handle the dimensionless flow expressions. Variation in velocity, temperature, concentration, motile micro-organisms, Bejan number, and entropy generation with respect to the involved parameters is scrutinized graphically. Surface drag force, heat transfer rate, mass transfer rate, and density number are further calculated and investigated. Important results are summarized at the end.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تتناول هذه المقالة توليد الإنتروبيا في تدفق المائع النانوي Eyring - Powell للديناميكا المغناطيسية للحمل الحراري المختلط نحو سطح نفاذ للأسطوانة. يتم نمذجة التدفق مع الأخذ في الاعتبار جوانب توليد الحرارة والتفاعل الكيميائي. كما يتم النظر في تأثير قوى الطفو والمجال المغناطيسي والإشعاع الحراري. علاوة على ذلك، يتم استيعاب تأثيرات طاقة التنشيط والتبديد اللزج والنفاذية على تدفق السوائل الحيوية النانوية في نمذجة التركيز وعلاقات الطاقة. يتم نمذجة إجمالي توليد الإنتروبيا في ضوء قانون الديناميكا الحرارية الثاني. يتم استنتاج النظام الحاكم لـ PDEs من خلال دمج افتراضات الطبقة الحدودية. تُستخدم التحولات ذات الصلة لتقليل نموذج التدفق البعدي إلى نموذج غير بعدي. تُستخدم تقنية التصوير المدمجة ورمز NDSolve في برنامج Mathematica للتعامل مع تعبيرات التدفق عديمة الأبعاد. يتم فحص التباين في السرعة ودرجة الحرارة والتركيز والكائنات الحية الدقيقة المتحركة وعدد بيجان وتوليد الإنتروبيا فيما يتعلق بالمعلمات المعنية بيانياً. يتم حساب قوة السحب السطحية ومعدل نقل الحرارة ومعدل نقل الكتلة وعدد الكثافة والتحقيق فيها. يتم تلخيص النتائج المهمة في النهاية.Translated Description (French)
Cet article traite de la génération d'entropie dans le flux de nanofluide Eyring–Powell en magnétohydrodynamique à convection mixte vers une surface perméable d'un cylindre. Le flux est modélisé en tenant compte des aspects de génération de chaleur et de réaction chimique. L'influence des forces de flottabilité, du champ magnétique et du rayonnement thermique est également prise en compte. De plus, l'énergie d'activation, la dissipation visqueuse et les effets de perméabilité sur l'écoulement des bio-nanofluides sont assimilés dans la modélisation des relations de concentration et d'énergie. La génération d'entropie totale est modélisée au regard de la deuxième loi thermodynamique. Le système de gouvernance des PDE est déduit en incorporant des hypothèses de couche limite. Des transformations pertinentes sont utilisées pour réduire le modèle de flux dimensionnel en un modèle non dimensionnel. La technique de prise de vue intégrée et le code NDSolve dans le logiciel Mathematica sont utilisés pour gérer les expressions de flux sans dimension. La variation de la vitesse, de la température, de la concentration, des micro-organismes mobiles, du nombre de Bejan et de la génération d'entropie par rapport aux paramètres impliqués est examinée graphiquement. La force de traînée de surface, le taux de transfert de chaleur, le taux de transfert de masse et le nombre de densités sont ensuite calculés et étudiés. Les résultats importants sont résumés à la fin.Translated Description (Spanish)
Este artículo aborda la generación de entropía en el flujo de nanofluidos de convección mixta magnetohidrodinámica de Eyring-Powell hacia una superficie permeable de un cilindro. El flujo se modela teniendo en cuenta la generación de calor y los aspectos de la reacción química. También se considera la influencia de las fuerzas de flotabilidad, el campo magnético y la radiación térmica. Además, la energía de activación, la disipación viscosa y los efectos de permeabilidad en el flujo de bio-nanofluidos se asimilan en el modelado de la concentración y las relaciones energéticas. La generación de entropía total se modela en vista de la segunda ley de la termodinámica. El sistema de gobierno de las PDE se deduce incorporando supuestos de la capa límite. Las transformaciones relevantes se utilizan para reducir el modelo de flujo dimensional a uno no dimensional. La técnica de disparo incorporada y el código NDSolve en el software Mathematica se utilizan para manejar las expresiones de flujo adimensionales. La variación en la velocidad, la temperatura, la concentración, los microorganismos móviles, el número de Bejan y la generación de entropía con respecto a los parámetros involucrados se examina gráficamente. La fuerza de arrastre superficial, la tasa de transferencia de calor, la tasa de transferencia de masa y el número de densidad se calculan e investigan más a fondo. Los resultados importantes se resumen al final.Files
5.0047567.pdf
Files
(93 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b0d506893d4802090edf1644f5f082cd
|
93 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تقليل توليد الإنتروبيا في التدفق الحراري الحيوي للمائع النانوي مع طاقة التنشيط والكائنات الحية الدقيقة الجيروسكوبية
- Translated title (French)
- Minimisation de la génération d'entropie dans le flux bio-convecteur de nanofluide avec énergie d'activation et micro-organismes gyrotactiques
- Translated title (Spanish)
- Minimización de la generación de entropía en el flujo bioconvectivo de nanofluidos con energía de activación y microorganismos girotácticos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3161195002
- DOI
- 10.1063/5.0047567
References
- https://openalex.org/W1464871345
- https://openalex.org/W1872893796
- https://openalex.org/W1997918514
- https://openalex.org/W2096997687
- https://openalex.org/W2128071955
- https://openalex.org/W2607415293
- https://openalex.org/W2802593427
- https://openalex.org/W2899042717
- https://openalex.org/W2921207489
- https://openalex.org/W2922773362
- https://openalex.org/W2969423602
- https://openalex.org/W2979801090
- https://openalex.org/W2984935464
- https://openalex.org/W2986927665
- https://openalex.org/W2999490045
- https://openalex.org/W2999945528
- https://openalex.org/W3001095502
- https://openalex.org/W3012375618
- https://openalex.org/W3015118814
- https://openalex.org/W3042724071
- https://openalex.org/W3046719103
- https://openalex.org/W3081687895
- https://openalex.org/W3088563001
- https://openalex.org/W3088642827
- https://openalex.org/W3088872226
- https://openalex.org/W3092734219
- https://openalex.org/W3093864209
- https://openalex.org/W3094273909
- https://openalex.org/W3097868909
- https://openalex.org/W3108596548
- https://openalex.org/W3120116837
- https://openalex.org/W3127416175
- https://openalex.org/W3128193571