Published November 1, 2023 | Version v1
Publication Metadata-only

Numerical study on the role of ternary nanoparticles on heat transfer enhancement in MHD flow of cross-rheological-fluid

Creators

  • 1. Jazan University
  • 2. Institute of Space Technology
  • 3. Majmaah University
  • 4. King Khalid University

Description

The heat transfer in the fluids over a disk occurs in several industrial applications. Thermal and cooling systems, spray coating, heat exchangers, and automobiles are sectors where heat transfer is encountered. In view of these applications, the present investigation is carried out. Therefore, the theoretical study related to heat transfer enhancement has significance. The governing laws are used to formulate the problems. For numerical formulations, the finite element method (FEM) is used. This method has proven to be a very good numerical scheme for complex models, along with complex mathematical corelations for involved thermo-physical properties. Accuracy and convergence are ensured, and mesh-free analysis is performed. The present results for their special case are compared with published data, and an excellent agreement is found between the present results and already published data. Hence, authenticity is ensured. The strongest effects of shear rate-dependent viscosity in the case of ternary nanofluids are seen. The highest wall heat flux is noticed in the case of a ternary nanofluid. The viscous dissipation results in a remarkable decrease in the wall heat flux. The highest viscous dissipation is noticed in the case of ternary nanofluids. The ternary nanofluid generates the most heat when it is subjected to thermal changes. However, the fluid with a single type of nanoparticles generates the least heat. The strongest effects of shear rate-dependent viscosity in the case of ternary nanofluids are seen. The viscous dissipation results in a remarkable decrease in the wall heat flux. Thus, the fluid should be less viscous and dissipative if the highest wall heat flux is required in any industrial application. The highest wall shear stress is noticed in the case of ternary nanofluids, whereas the smallest values of wall shear stress are noted in the case of monofluids. Therefore, sufficient strength of the wall over which ternary nanofluid flows should be ensured in order to avoid failure or breakage of the setup where ternary nanofluid is used.

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

Translated Description (Arabic)

يحدث انتقال الحرارة في السوائل عبر القرص في العديد من التطبيقات الصناعية. الأنظمة الحرارية وأنظمة التبريد وطلاء الرش والمبادلات الحرارية والسيارات هي القطاعات التي يتم فيها مواجهة انتقال الحرارة. في ضوء هذه الطلبات، يتم إجراء التحقيق الحالي. لذلك، فإن الدراسة النظرية المتعلقة بتعزيز نقل الحرارة لها أهمية. وتستخدم القوانين الحاكمة لصياغة المشاكل. بالنسبة للصيغ العددية، يتم استخدام طريقة العناصر المنتهية (FEM). أثبتت هذه الطريقة أنها مخطط رقمي جيد جدًا للنماذج المعقدة، جنبًا إلى جنب مع التشابكات الرياضية المعقدة للخصائص الفيزيائية الحرارية المعنية. يتم ضمان الدقة والتقارب، ويتم إجراء تحليل خالٍ من الشبكات. تتم مقارنة النتائج الحالية لحالتهم الخاصة بالبيانات المنشورة، وتم العثور على اتفاق ممتاز بين النتائج الحالية والبيانات المنشورة بالفعل. وبالتالي، يتم ضمان الأصالة. تظهر أقوى تأثيرات اللزوجة المعتمدة على معدل القص في حالة السوائل النانوية الثلاثية. ويلاحظ أعلى تدفق حراري للجدار في حالة السائل النانوي الثلاثي. يؤدي التبديد اللزج إلى انخفاض ملحوظ في التدفق الحراري للجدار. ويلاحظ أعلى تبديد لزج في حالة السوائل النانوية الثلاثية. يولد السائل النانوي الثلاثي أكبر قدر من الحرارة عندما يتعرض للتغيرات الحرارية. ومع ذلك، فإن السائل الذي يحتوي على نوع واحد من الجسيمات النانوية يولد أقل حرارة. تظهر أقوى تأثيرات اللزوجة المعتمدة على معدل القص في حالة السوائل النانوية الثلاثية. يؤدي التبديد اللزج إلى انخفاض ملحوظ في التدفق الحراري للجدار. وبالتالي، يجب أن يكون السائل أقل لزوجة وتبديدًا إذا كان أعلى تدفق حراري للجدار مطلوبًا في أي تطبيق صناعي. ويلاحظ أعلى إجهاد قص جداري في حالة السوائل النانوية الثلاثية، في حين يلاحظ أصغر قيم إجهاد القص الجداري في حالة السوائل الأحادية. لذلك، يجب ضمان القوة الكافية للجدار الذي يجب ضمان تدفقات الموائع النانوية الثلاثية فوقه من أجل تجنب فشل أو كسر الإعداد حيث يتم استخدام الموائع النانوية الثلاثية.

Translated Description (French)

Le transfert de chaleur dans les fluides sur un disque se produit dans plusieurs applications industrielles. Les systèmes thermiques et de refroidissement, le revêtement par pulvérisation, les échangeurs de chaleur et les automobiles sont des secteurs où le transfert de chaleur est rencontré. Au vu de ces demandes, la présente enquête est menée. Par conséquent, l'étude théorique liée à l'amélioration du transfert de chaleur a une signification. Les lois en vigueur sont utilisées pour formuler les problèmes. Pour les formulations numériques, la méthode des éléments finis (FEM) est utilisée. Cette méthode s'est avérée être un très bon schéma numérique pour les modèles complexes, ainsi que des corrélations mathématiques complexes pour les propriétés thermophysiques impliquées. La précision et la convergence sont assurées, et une analyse sans maillage est effectuée. Les résultats actuels pour leur cas particulier sont comparés aux données publiées, et un excellent accord est trouvé entre les résultats actuels et les données déjà publiées. Ainsi, l'authenticité est assurée. Les effets les plus forts de la viscosité dépendante du taux de cisaillement dans le cas des nanofluides ternaires sont observés. Le flux thermique de paroi le plus élevé est observé dans le cas d'un nanofluide ternaire. La dissipation visqueuse entraîne une diminution remarquable du flux thermique de la paroi. La dissipation visqueuse la plus élevée est observée dans le cas des nanofluides ternaires. Le nanofluide ternaire génère le plus de chaleur lorsqu'il est soumis à des changements thermiques. Cependant, le fluide avec un seul type de nanoparticules génère le moins de chaleur. Les effets les plus forts de la viscosité dépendante du taux de cisaillement dans le cas des nanofluides ternaires sont observés. La dissipation visqueuse entraîne une diminution remarquable du flux thermique de la paroi. Ainsi, le fluide doit être moins visqueux et dissipatif si le flux thermique de paroi le plus élevé est requis dans toute application industrielle. La contrainte de cisaillement de paroi la plus élevée est notée dans le cas des nanofluides ternaires, tandis que les plus petites valeurs de contrainte de cisaillement de paroi sont notées dans le cas des monofluides. Par conséquent, une résistance suffisante de la paroi sur laquelle s'écoule le nanofluide ternaire doit être assurée afin d'éviter une défaillance ou une rupture de la configuration où le nanofluide ternaire est utilisé.

Translated Description (Spanish)

La transferencia de calor en los fluidos sobre un disco se produce en varias aplicaciones industriales. Los sistemas térmicos y de refrigeración, el recubrimiento por pulverización, los intercambiadores de calor y los automóviles son sectores donde se encuentra la transferencia de calor. A la vista de estas solicitudes, se lleva a cabo la presente investigación. Por lo tanto, el estudio teórico relacionado con la mejora de la transferencia de calor tiene importancia. Las leyes que rigen se utilizan para formular los problemas. Para las formulaciones numéricas, se utiliza el método de elementos finitos (FEM). Este método ha demostrado ser un muy buen esquema numérico para modelos complejos, junto con correlaciones matemáticas complejas para propiedades termofísicas involucradas. Se garantiza la precisión y la convergencia, y se realiza un análisis sin malla. Los resultados actuales para su caso especial se comparan con los datos publicados, y se encuentra una excelente concordancia entre los resultados actuales y los datos ya publicados. Por lo tanto, se garantiza la autenticidad. Se observan los efectos más fuertes de la viscosidad dependiente de la velocidad de cizallamiento en el caso de los nanofluidos ternarios. El flujo de calor de pared más alto se observa en el caso de un nanofluido ternario. La disipación viscosa da como resultado una notable disminución en el flujo de calor de la pared. La mayor disipación viscosa se observa en el caso de los nanofluidos ternarios. El nanofluido ternario genera la mayor cantidad de calor cuando se somete a cambios térmicos. Sin embargo, el fluido con un solo tipo de nanopartículas genera menos calor. Se observan los efectos más fuertes de la viscosidad dependiente de la velocidad de cizallamiento en el caso de los nanofluidos ternarios. La disipación viscosa da como resultado una notable disminución en el flujo de calor de la pared. Por lo tanto, el fluido debe ser menos viscoso y disipador si se requiere el mayor flujo de calor de pared en cualquier aplicación industrial. La tensión de corte de pared más alta se observa en el caso de los nanofluidos ternarios, mientras que los valores más pequeños de tensión de corte de pared se observan en el caso de los monofluidos. Por lo tanto, se debe garantizar una resistencia suficiente de la pared sobre la cual fluye el nanofluido ternario para evitar fallas o roturas de la configuración donde se utiliza el nanofluido ternario.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دراسة عددية حول دور الجسيمات النانوية الثلاثية في تعزيز نقل الحرارة في تدفق MHD للسوائل الانسيابية المتقاطعة
Translated title (French)
Étude numérique sur le rôle des nanoparticules ternaires sur l'amélioration du transfert de chaleur dans le flux MHD de fluide rhéologique croisé
Translated title (Spanish)
Estudio numérico sobre el papel de las nanopartículas ternarias en la mejora de la transferencia de calor en el flujo MHD de fluido reológico cruzado

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4387455153
DOI
10.1016/j.csite.2023.103579

Is supplement to
https://openalex.org/W4242847082 (Other)
https://openalex.org/W3150003624 (Other)
https://openalex.org/W2809186558 (Other)
https://openalex.org/W2754636322 (Other)
https://openalex.org/W2468856243 (Other)
https://openalex.org/W2299481008 (Other)
https://openalex.org/W2063777876 (Other)
https://openalex.org/W2008131229 (Other)
https://openalex.org/W1998075605 (Other)
https://openalex.org/W1938556690 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W2619909736
  • https://openalex.org/W2753910367
  • https://openalex.org/W2903933631
  • https://openalex.org/W2905236753
  • https://openalex.org/W2947234956
  • https://openalex.org/W2970109614
  • https://openalex.org/W2999984127
  • https://openalex.org/W3000918662
  • https://openalex.org/W3010146213
  • https://openalex.org/W3017206332
  • https://openalex.org/W3119946686
  • https://openalex.org/W3120855764
  • https://openalex.org/W3126635392
  • https://openalex.org/W3133926701
  • https://openalex.org/W3136993420
  • https://openalex.org/W3145776866
  • https://openalex.org/W3146416484
  • https://openalex.org/W3157432634
  • https://openalex.org/W3175249735
  • https://openalex.org/W3178457946
  • https://openalex.org/W3188787940
  • https://openalex.org/W3201894927
  • https://openalex.org/W3208392526
  • https://openalex.org/W4200428011
  • https://openalex.org/W4206046089
  • https://openalex.org/W4220669027
  • https://openalex.org/W4220915210
  • https://openalex.org/W4220988387
  • https://openalex.org/W4224314551
  • https://openalex.org/W4225383661
  • https://openalex.org/W4246430996
  • https://openalex.org/W4285092780
  • https://openalex.org/W4294306735
  • https://openalex.org/W4308509742
  • https://openalex.org/W4319879857
  • https://openalex.org/W4323320122