Published January 24, 2019 | Version v1
Publication Open

On the convective heat and zero nanoparticle mass flux conditions in the flow of 3D MHD Couple Stress nanofluid over an exponentially stretched surface

Creators

  • 1. Bahria University
  • 2. Babol Noshirvani University of Technology
  • 3. Allama Iqbal Open University
  • 4. Sejong University

Description

Three dimensional problems reflect more imperative understanding to real world issues in comparison to two dimensional problems. Keeping this fact in mind, a mathematical model is designed to deliberate the 3D magnetohydrodynamic couple stress nanofluid flow with joule heating and viscous dissipation effects past an exponential stretched surface. The analysis is performed keeping in mind the physical effects of Brownian motion and thermophoresis combined with convective heat condition. This paper also distinctly introduces a more realistic boundary constraint for nanoliquid flow model. For instance, zero mass flux condition has been instituted for the first time for 3D couple stress nanofluid model as far as the exponential stretched surface is concerned. Self-similar transformations are engaged to obtain a system of ordinary differential equations possessing high nonlinearity from the system of boundary layer partial differential equations. Analytic solution is constructed in the form of series using Homotopy Analysis Method (HAM). Numerically calculated values of Skin friction and local Nusselt number are also given with suitable analysis. Moreover, the influences of sundry parameters on velocity distribution, and heat and mass transfer rates are deliberated and depicted through relevant graphs. The results obtained clearly show that the Biot number and Hartmann number possess increasing effect on temperature distribution. To authenticate our obtained results, a comparison in limiting case is also given.

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

Translated Description (Arabic)

تعكس المشاكل ثلاثية الأبعاد فهمًا أكثر حتمية لقضايا العالم الحقيقي مقارنة بالمشاكل ثنائية الأبعاد. مع أخذ هذه الحقيقة في الاعتبار، تم تصميم نموذج رياضي لتداول تدفق السائل النانوي المغناطيسي الهيدروديناميكي ثلاثي الأبعاد مع تسخين الجول وتأثيرات التبديد اللزجة بعد سطح ممتد أسي. يتم إجراء التحليل مع الأخذ في الاعتبار الآثار الفيزيائية للحركة البراونية والحرارية جنبًا إلى جنب مع حالة الحرارة الحملية. تقدم هذه الورقة أيضًا بشكل واضح قيدًا حدوديًا أكثر واقعية لنموذج تدفق السائل النانوي. على سبيل المثال، تم وضع شرط التدفق الكتلي الصفري لأول مرة لنموذج المائع النانوي للإجهاد ثلاثي الأبعاد فيما يتعلق بالسطح الممتد الأسي. يتم استخدام التحويلات المتشابهة ذاتيًا للحصول على نظام من المعادلات التفاضلية العادية التي تمتلك عدم خطية عالية من نظام المعادلات التفاضلية الجزئية للطبقة الحدودية. يتم إنشاء الحل التحليلي في شكل سلسلة باستخدام طريقة تحليل المثلية (HAM). يتم أيضًا إعطاء القيم المحسوبة عدديًا لاحتكاك الجلد ورقم Nusselt المحلي مع التحليل المناسب. علاوة على ذلك، تتم مناقشة تأثيرات المعلمات المتنوعة على توزيع السرعة، ومعدلات نقل الحرارة والكتلة وتصويرها من خلال الرسوم البيانية ذات الصلة. تظهر النتائج التي تم الحصول عليها بوضوح أن رقم Biot ورقم Hartmann لهما تأثير متزايد على توزيع درجة الحرارة. لمصادقة نتائجنا التي تم الحصول عليها، يتم أيضًا إجراء مقارنة في حالة الحد.

Translated Description (French)

Les problèmes tridimensionnels reflètent une compréhension plus impérative des problèmes du monde réel par rapport aux problèmes bidimensionnels. En gardant ce fait à l'esprit, un modèle mathématique est conçu pour délibérer le flux de nanofluide de contrainte de couple magnétohydrodynamique 3D avec un chauffage joule et des effets de dissipation visqueuse au-delà d'une surface étirée exponentielle. L'analyse est effectuée en gardant à l'esprit les effets physiques du mouvement brownien et de la thermophorèse combinés à la condition de chaleur convective. Cet article introduit également distinctement une contrainte de limite plus réaliste pour le modèle d'écoulement de nanoliquide. Par exemple, la condition de flux massique nul a été instituée pour la première fois pour le modèle de nanofluide à contrainte de couple 3D en ce qui concerne la surface étirée exponentielle. Des transformations auto-similaires sont engagées pour obtenir un système d'équations différentielles ordinaires possédant une non-linéarité élevée à partir du système d'équations différentielles partielles de couche limite. La solution analytique est construite sous forme de série en utilisant la méthode d'analyse homotopique (HAM). Les valeurs calculées numériquement du frottement cutané et du nombre de Nusselt local sont également données avec une analyse appropriée. De plus, les influences de divers paramètres sur la distribution des vitesses et les taux de transfert de chaleur et de masse sont délibérés et représentés par des graphiques pertinents. Les résultats obtenus montrent clairement que le nombre de Biot et le nombre de Hartmann ont un effet croissant sur la distribution de la température. Pour authentifier nos résultats obtenus, une comparaison en cas limite est également donnée.

Translated Description (Spanish)

Los problemas tridimensionales reflejan una comprensión más imperativa de los problemas del mundo real en comparación con los problemas bidimensionales. Teniendo en cuenta este hecho, se diseña un modelo matemático para deliberar el flujo de nanofluidos de tensión de pareja magnetohidrodinámica 3D con efectos de calentamiento por efecto Joule y disipación viscosa más allá de una superficie estirada exponencial. El análisis se realiza teniendo en cuenta los efectos físicos del movimiento browniano y la termoforesis combinados con la condición de calor convectivo. Este documento también introduce claramente una restricción de límite más realista para el modelo de flujo de nanolíquido. Por ejemplo, la condición de flujo de masa cero se ha instituido por primera vez para el modelo de nanofluido de tensión de pareja 3D en lo que respecta a la superficie estirada exponencial. Las transformaciones autosimilares se utilizan para obtener un sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias que poseen una alta no linealidad del sistema de ecuaciones diferenciales parciales de la capa límite. La solución analítica se construye en forma de serie utilizando el Método de Análisis de Homotopía (HAM). Los valores calculados numéricamente de la fricción de la piel y el número local de Nusselt también se dan con un análisis adecuado. Además, las influencias de diversos parámetros en la distribución de la velocidad y las tasas de transferencia de calor y masa se deliberan y representan a través de gráficos relevantes. Los resultados obtenidos muestran claramente que el número de Biot y el número de Hartmann poseen un efecto creciente sobre la distribución de la temperatura. Para autenticar los resultados obtenidos, también se proporciona una comparación en casos límite.

Files

s41598-018-37267-2.pdf.pdf

Files (2.2 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
md5:6abcad143ac38143b5bd3210bfd3e536
2.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
على حرارة الحمل الحراري وظروف تدفق كتلة الجسيمات النانوية صفر في تدفق 3D MHD زوجين الإجهاد نانوفلويد على سطح امتدت أضعافا مضاعفة
Translated title (French)
Sur les conditions de chaleur convective et de flux massique de nanoparticules nul dans le flux de nanofluide 3D MHD Couple Stress sur une surface étirée de manière exponentielle
Translated title (Spanish)
En las condiciones de calor convectivo y flujo de masa de nanopartículas cero en el flujo del nanofluido 3D MHD Couple Stress sobre una superficie estirada exponencialmente

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2925335812
DOI
10.1038/s41598-018-37267-2

Is supplement to
https://openalex.org/W3214785860 (Other)
https://openalex.org/W3207555941 (Other)
https://openalex.org/W2885881939 (Other)
https://openalex.org/W2883794513 (Other)
https://openalex.org/W2781308752 (Other)
https://openalex.org/W2748279824 (Other)
https://openalex.org/W2513351436 (Other)
https://openalex.org/W2178491046 (Other)
https://openalex.org/W2074280513 (Other)
https://openalex.org/W1883825051 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1596885144
  • https://openalex.org/W1966309087
  • https://openalex.org/W1966397236
  • https://openalex.org/W1966823934
  • https://openalex.org/W1972067347
  • https://openalex.org/W1984853762
  • https://openalex.org/W1985877704
  • https://openalex.org/W1987542567
  • https://openalex.org/W1997290136
  • https://openalex.org/W2014728800
  • https://openalex.org/W2025306236
  • https://openalex.org/W2027312055
  • https://openalex.org/W2028018074
  • https://openalex.org/W2034348204
  • https://openalex.org/W2035685097
  • https://openalex.org/W2037943315
  • https://openalex.org/W2065320511
  • https://openalex.org/W2072096676
  • https://openalex.org/W2076331845
  • https://openalex.org/W2080454831
  • https://openalex.org/W2093717036
  • https://openalex.org/W2101565474
  • https://openalex.org/W2168825792
  • https://openalex.org/W2189192621
  • https://openalex.org/W2208201526
  • https://openalex.org/W2214049808
  • https://openalex.org/W2337312637
  • https://openalex.org/W2418069369
  • https://openalex.org/W2509139005
  • https://openalex.org/W2512950342
  • https://openalex.org/W2521501057
  • https://openalex.org/W2560705369
  • https://openalex.org/W2565218710
  • https://openalex.org/W2575912033
  • https://openalex.org/W2579939779
  • https://openalex.org/W2585679350
  • https://openalex.org/W2586336386
  • https://openalex.org/W2586684132
  • https://openalex.org/W2586691614
  • https://openalex.org/W2594055752
  • https://openalex.org/W2601369614
  • https://openalex.org/W2622975134
  • https://openalex.org/W2623007275
  • https://openalex.org/W2682724093
  • https://openalex.org/W2769883606
  • https://openalex.org/W4256133829