Published October 1, 2022 | Version v1
Publication Metadata-only

Application of recursive approach of pseudoplastic fluid flow between rotating coaxial cylinders

Creators

  • 1. Mehran University of Engineering and Technology
  • 2. Pennsylvania State University

Description

This research investigates the hydro dynamical features of steady rectilinear torsional flow of pseudoplastic fluid between two infinite coaxial cylinders. Rotation of both cylinders about common axis yields the motion in the fluid. Three cases has been considered i.e. (i) when the inner cylinder rotates and the outer cylinder is at rest, (ii) when the outer cylinder is rotated, and inner is at rest and (iii) when the inner is rotated, and outer is removed. Governing equation describing the flow of pseudoplastic fluid has been derived and analytical solution are obtained by employing Langlois Recursive Approach (Langlois, 1963). Analytical solution for velocity profile of rotating cylinders and its special cases are calculated up to third order. The corresponding solution for viscous fluid is obtained as a limiting case. The impact of various evolving parameter on the flow, i.e. angular velocity (ω), radius ratio (R), gap width (r) and non-Newtonian parameter (β) are examined and illustrated graphically. The analytical approximate solutions acquired are in accordance with the existing literature if the non-Newtonian behaviors vanishes.

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

Translated Description (Arabic)

يبحث هذا البحث في السمات الديناميكية المائية للتدفق الالتوائي المستقيم الثابت للسائل البلاستيكي الكاذب بين أسطوانتين متحدتي المحور لا متناهيتين. يؤدي دوران كلتا الأسطوانتين حول المحور المشترك إلى إنتاج الحركة في السائل. تم النظر في ثلاث حالات أي (1) عندما تدور الأسطوانة الداخلية وتكون الأسطوانة الخارجية في حالة سكون، (2) عندما يتم تدوير الأسطوانة الخارجية، ويكون الجزء الداخلي في حالة سكون و (3) عندما يتم تدوير الجزء الداخلي، وتتم إزالة الجزء الخارجي. تم اشتقاق المعادلة الحاكمة التي تصف تدفق السائل اللدن الكاذب وتم الحصول على حل تحليلي باستخدام نهج لانغلوا التكراري (لانغلوا، 1963). يتم حساب الحل التحليلي لملف تعريف السرعة للأسطوانات الدوارة وحالاتها الخاصة حتى الدرجة الثالثة. يتم الحصول على المحلول المقابل للسائل اللزج كحالة مقيدة. يتم فحص تأثير المعلمات المتطورة المختلفة على التدفق، أي السرعة الزاوية (ω) ونسبة نصف القطر (R) وعرض الفجوة (r) والمعلمة غير النيوتونية (β) وتوضيحها بيانيًا. تتوافق الحلول التقريبية التحليلية المكتسبة مع الأدبيات الحالية إذا اختفت السلوكيات غير النيوتونية.

Translated Description (French)

Cette recherche étudie les caractéristiques hydrodynamiques d'un écoulement de torsion rectiligne régulier de fluide pseudoplastique entre deux cylindres coaxiaux infinis. La rotation des deux cylindres autour d'un axe commun produit le mouvement dans le fluide. Trois cas ont été considérés, à savoir (i) lorsque le cylindre intérieur tourne et que le cylindre extérieur est au repos, (ii) lorsque le cylindre extérieur tourne et que l'intérieur est au repos et (iii) lorsque l'intérieur tourne et que l'extérieur est retiré. L'équation gouvernante décrivant l'écoulement du fluide pseudoplastique a été dérivée et la solution analytique est obtenue en utilisant l'approche récursive de Langlois (Langlois, 1963). La solution analytique pour le profil de vitesse des cylindres rotatifs et ses cas spéciaux sont calculés jusqu'au troisième ordre. La solution correspondante pour fluide visqueux est obtenue comme cas limitatif. L'impact de divers paramètres évolutifs sur l'écoulement, c'est-à-dire la vitesse angulaire (ω), le rapport de rayon (R), la largeur de l'espace (r) et le paramètre non newtonien (β) sont examinés et illustrés graphiquement. Les solutions analytiques approximatives acquises sont conformes à la littérature existante si les comportements non newtoniens disparaissent.

Translated Description (Spanish)

Esta investigación investiga las características hidrodinámicas del flujo torsional rectilíneo constante de fluido pseudoplástico entre dos cilindros coaxiales infinitos. La rotación de ambos cilindros alrededor del eje común produce el movimiento en el fluido. Se han considerado tres casos, es decir, (i) cuando el cilindro interior gira y el cilindro exterior está en reposo, (ii) cuando el cilindro exterior gira y el interior está en reposo y (iii) cuando el interior gira y el exterior se retira. Se ha derivado la ecuación gobernante que describe el flujo de fluido pseudoplástico y se obtienen soluciones analíticas empleando el Enfoque Recursivo de Langlois (Langlois, 1963). La solución analítica para el perfil de velocidad de los cilindros giratorios y sus casos especiales se calcula hasta tercer orden. La solución correspondiente para el fluido viscoso se obtiene como caso límite. El impacto de varios parámetros evolutivos en el flujo, es decir, la velocidad angular (ω), la relación de radio (R), el ancho de brecha (r) y el parámetro no newtoniano (β) se examinan e ilustran gráficamente. Las soluciones analíticas aproximadas adquiridas están de acuerdo con la literatura existente si los comportamientos no newtonianos desaparecen.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تطبيق النهج التكراري لتدفق السوائل البلاستيكية الكاذبة بين الأسطوانات المحورية الدوارة
Translated title (French)
Application de l'approche récursive de l'écoulement de fluide pseudoplastique entre les cylindres coaxiaux rotatifs
Translated title (Spanish)
Aplicación de enfoque recursivo de flujo de fluido pseudoplástico entre cilindros coaxiales giratorios

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4205790084
DOI
10.1016/j.aej.2022.01.034

Is supplement to
https://openalex.org/W4290238900 (Other)
https://openalex.org/W2962832182 (Other)
https://openalex.org/W2792385300 (Other)
https://openalex.org/W2751771096 (Other)
https://openalex.org/W2333090240 (Other)
https://openalex.org/W2325327835 (Other)
https://openalex.org/W2090174131 (Other)
https://openalex.org/W2063933679 (Other)
https://openalex.org/W1990530228 (Other)
https://openalex.org/W1986685229 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1963491230
  • https://openalex.org/W1973538115
  • https://openalex.org/W1991546047
  • https://openalex.org/W1996432669
  • https://openalex.org/W1999675695
  • https://openalex.org/W2012272176
  • https://openalex.org/W2012438502
  • https://openalex.org/W2016938242
  • https://openalex.org/W2057937679
  • https://openalex.org/W2059546501
  • https://openalex.org/W2067303762
  • https://openalex.org/W2075259824
  • https://openalex.org/W2076219349
  • https://openalex.org/W2083940787
  • https://openalex.org/W2088149020
  • https://openalex.org/W2089444942
  • https://openalex.org/W2110544132
  • https://openalex.org/W2567102208
  • https://openalex.org/W2771612419
  • https://openalex.org/W2793920502
  • https://openalex.org/W2947516666
  • https://openalex.org/W2977546563
  • https://openalex.org/W786125249