Published December 17, 2022 | Version v1
Publication Open

Significance of Hall current and viscous dissipation in the bioconvection flow of couple-stress nanofluid with generalized Fourier and Fick laws

Creators

  • 1. King Mongkut's University of Technology Thonburi
  • 2. Bahauddin Zakariya University
  • 3. University of Haripur
  • 4. University of Cambridge
  • 5. King Mongkut's University of Technology North Bangkok

Description

In the pump of different machines, the vacuum pump oil (VPO) is used as a lubricant. The heat rate transport mechanism is a significant requirement for all industries and engineering. The applications of VPO in discrete fields of industries and engineering fields are uranium enrichment, electron microscopy, radio pharmacy, ophthalmic coating, radiosurgery, production of most types of electric lamps, mass spectrometers, freeze-drying, and, etc. Therefore, in the present study, the nanoparticles are mixed up into the VPO base liquid for the augmentation of energy transportation. Further, the MHD flow of a couple stress nanoliquid with the applications of Hall current toward the rotating disk is discussed. The Darcy-Forchheimer along with porous medium is examined. The prevalence of viscous dissipation, thermal radiation, and Joule heating impacts are also considered. With the aid of Cattaneo-Christov heat-mass flux theory, the mechanism for energy and mass transport is deliberated. The idea of the motile gyrotactic microorganisms is incorporated. The existing problem is expressed as higher-order PDEs, which are then transformed into higher-order ODEs by employing the appropriate similarity transformations. For the analytical simulation of the modeled system of equations, the HAM scheme is utilized. The behavior of the flow profiles of the nanoliquid against various flow parameters has discoursed through the graphs. The outcomes from this analysis determined that the increment in a couple-stress liquid parameter reduced the fluid velocity. It is obtained that, the expansion in thermal and solutal relaxation time parameters decayed the nanofluid temperature and concentration. Further, it is examined that a higher magnetic field amplified the skin friction coefficients of the nanoliquid. Heat transport is increased through the rising of the radiation parameter.

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

Translated Description (Arabic)

في مضخة الآلات المختلفة، يتم استخدام زيت مضخة التفريغ (VPO) كمادة تشحيم. تعد آلية نقل معدل الحرارة مطلبًا مهمًا لجميع الصناعات والهندسة. تطبيقات VPO في المجالات المنفصلة للصناعات والمجالات الهندسية هي تخصيب اليورانيوم، والمجهر الإلكتروني، والصيدلة اللاسلكية، وطلاء العين، والجراحة الإشعاعية، وإنتاج معظم أنواع المصابيح الكهربائية، ومطياف الكتلة، والتجفيف بالتجميد، وما إلى ذلك. لذلك، في هذه الدراسة، يتم خلط الجسيمات النانوية في السائل الأساسي VPO لزيادة نقل الطاقة. علاوة على ذلك، تتم مناقشة تدفق MHD لسائل نانوي للإجهاد الثنائي مع استخدامات تيار هول نحو القرص الدوار. يتم فحص دارسي فورشهايمر جنبًا إلى جنب مع الوسط المسامي. كما يتم النظر في انتشار التبديد اللزج والإشعاع الحراري وتأثيرات تسخين الجول. بمساعدة نظرية تدفق الكتلة الحرارية لكاتانيو كريستوف، تتم مناقشة آلية الطاقة والنقل الجماعي. تم دمج فكرة الكائنات الحية الدقيقة الجيروسكوبية المتحركة. يتم التعبير عن المشكلة الحالية على أنها PDEs أعلى رتبة، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى ODEs أعلى رتبة من خلال توظيف تحولات التشابه المناسبة. بالنسبة للمحاكاة التحليلية لنظام المعادلات النموذجي، يتم استخدام مخطط لحم الخنزير. تمت مناقشة سلوك ملفات تعريف التدفق للسائل النانوي مقابل معلمات التدفق المختلفة من خلال الرسوم البيانية. حددت نتائج هذا التحليل أن الزيادة في معامل سائل الإجهاد الزوجي قللت من سرعة السائل. تم الحصول على أن التمدد في المعلمات الزمنية للاسترخاء الحراري والمذاب أدى إلى تدهور درجة حرارة وتركيز المائع النانوي. علاوة على ذلك، تم فحص أن المجال المغناطيسي الأعلى أدى إلى تضخيم معاملات احتكاك الجلد للسائل النانوي. يزداد نقل الحرارة من خلال ارتفاع معامل الإشعاع.

Translated Description (French)

Dans la pompe de différentes machines, l'huile de pompe à vide (VPO) est utilisée comme lubrifiant. Le mécanisme de transport du taux de chaleur est une exigence importante pour toutes les industries et l'ingénierie. Les applications de VPO dans des domaines discrets des industries et des domaines de l'ingénierie sont l'enrichissement de l'uranium, la microscopie électronique, la radiopharmacie, le revêtement ophtalmique, la radiochirurgie, la production de la plupart des types de lampes électriques, les spectromètres de masse, la lyophilisation, etc. Par conséquent, dans la présente étude, les nanoparticules sont mélangées dans le liquide de base VPO pour l'augmentation du transport d'énergie. En outre, l'écoulement MHD d'un nanoliquide de contrainte de couple avec les applications du courant de Hall vers le disque rotatif est discuté. Le Darcy-Forchheimer ainsi que le milieu poreux sont examinés. La prévalence de la dissipation visqueuse, du rayonnement thermique et des impacts de chauffage par effet joule sont également pris en compte. À l'aide de la théorie du flux de masse thermique de Cattaneo-Christov, le mécanisme du transport d'énergie et de masse est délibéré. L'idée des micro-organismes gyrotactiques mobiles est incorporée. Le problème existant est exprimé en EDP d'ordre supérieur, qui sont ensuite transformées en EOD d'ordre supérieur en utilisant les transformations de similarité appropriées. Pour la simulation analytique du système d'équations modélisé, le schéma HAM est utilisé. Le comportement des profils d'écoulement du nanoliquide par rapport à divers paramètres d'écoulement a été discuté à travers les graphiques. Les résultats de cette analyse ont déterminé que l'augmentation d'un paramètre liquide de contrainte de couple réduisait la vitesse du fluide. Il est obtenu que l'expansion des paramètres de temps de relaxation thermique et solutale a pourri la température et la concentration du nanofluide. En outre, il est examiné qu'un champ magnétique plus élevé amplifie les coefficients de frottement cutané du nanoliquide. Le transport de chaleur est augmenté par l'augmentation du paramètre de rayonnement.

Translated Description (Spanish)

En la bomba de diferentes máquinas, el aceite de la bomba de vacío (VPO) se utiliza como lubricante. El mecanismo de transporte de la tasa de calor es un requisito importante para todas las industrias y la ingeniería. Las aplicaciones de VPO en campos discretos de industrias y campos de ingeniería son enriquecimiento de uranio, microscopía electrónica, radiofarmacia, recubrimiento oftálmico, radiocirugía, producción de la mayoría de los tipos de lámparas eléctricas, espectrómetros de masas, liofilización, etc. Por lo tanto, en el presente estudio, las nanopartículas se mezclan en el líquido base VPO para el aumento del transporte de energía. Además, se analiza el flujo MHD de un par de nanolíquidos de estrés con las aplicaciones de corriente de Hall hacia el disco giratorio. Se examina el Darcy-Forchheimer junto con el medio poroso. También se considera la prevalencia de la disipación viscosa, la radiación térmica y los impactos de calentamiento de Joule. Con la ayuda de la teoría del flujo de masa térmica de Cattaneo-Christov, se deliberó sobre el mecanismo para el transporte de energía y masa. Se incorpora la idea de los microorganismos girotácticos móviles. El problema existente se expresa como PDE de orden superior, que luego se transforman en ODE de orden superior empleando las transformaciones de similitud apropiadas. Para la simulación analítica del sistema de ecuaciones modelado, se utiliza el esquema HAM. El comportamiento de los perfiles de flujo del nanolíquido frente a diversos parámetros de flujo ha discurrido a través de las gráficas. Los resultados de este análisis determinaron que el incremento en un parámetro de líquido de tensión de pareja redujo la velocidad del fluido. Se obtiene que, la expansión en los parámetros de tiempo de relajación térmica y solutal decaía la temperatura y concentración del nanofluido. Además, se examina que un campo magnético más alto amplificó los coeficientes de fricción de la piel del nanolíquido. El transporte de calor aumenta a través del aumento del parámetro de radiación.

Files

s41598-022-22572-8.pdf.pdf

Files (4.4 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
md5:1952ac7b3a565cd9725b533ded5cdca2
4.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
أهمية تيار القاعة والتبديد اللزج في تدفق الحمل الحيوي للمائع النانوي للإجهاد الزوجي مع قوانين فورييه وفيك المعممة
Translated title (French)
Importance du courant de Hall et de la dissipation visqueuse dans le flux de bioconvection du nanofluide de stress de couple avec des lois de Fourier et de Fick généralisées
Translated title (Spanish)
Importancia de la corriente de Hall y la disipación viscosa en el flujo de bioconvección del nanofluido de estrés de pareja con leyes generalizadas de Fourier y Fick

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4311833101
DOI
10.1038/s41598-022-22572-8

Is supplement to
https://openalex.org/W4386252769 (Other)
https://openalex.org/W4383373906 (Other)
https://openalex.org/W3150003624 (Other)
https://openalex.org/W3095291729 (Other)
https://openalex.org/W3005225185 (Other)
https://openalex.org/W2886903305 (Other)
https://openalex.org/W2809186558 (Other)
https://openalex.org/W2754636322 (Other)
https://openalex.org/W2063777876 (Other)
https://openalex.org/W1938556690 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W2523345284
  • https://openalex.org/W2590909092
  • https://openalex.org/W2768106487
  • https://openalex.org/W2883064188
  • https://openalex.org/W2891548340
  • https://openalex.org/W2896157684
  • https://openalex.org/W2898651659
  • https://openalex.org/W2904096728
  • https://openalex.org/W2904638026
  • https://openalex.org/W2987972597
  • https://openalex.org/W3006242895
  • https://openalex.org/W3040747823
  • https://openalex.org/W3047446412
  • https://openalex.org/W3120987698
  • https://openalex.org/W3135372267
  • https://openalex.org/W3173688956
  • https://openalex.org/W3181849877
  • https://openalex.org/W3182054705
  • https://openalex.org/W3192241207
  • https://openalex.org/W3197999225
  • https://openalex.org/W3202559168
  • https://openalex.org/W4200088201
  • https://openalex.org/W4200500546
  • https://openalex.org/W4200537820
  • https://openalex.org/W4205765055
  • https://openalex.org/W4206010134
  • https://openalex.org/W4206827097
  • https://openalex.org/W4210277550
  • https://openalex.org/W4210449844
  • https://openalex.org/W4210452475
  • https://openalex.org/W4210453479
  • https://openalex.org/W4210745900
  • https://openalex.org/W4214890417
  • https://openalex.org/W4220671876
  • https://openalex.org/W4220923338
  • https://openalex.org/W4220964108
  • https://openalex.org/W4221127400
  • https://openalex.org/W4224105716
  • https://openalex.org/W4224128919
  • https://openalex.org/W4224145005
  • https://openalex.org/W4224259768
  • https://openalex.org/W4224297236
  • https://openalex.org/W4225680902
  • https://openalex.org/W4226102196
  • https://openalex.org/W4226453040
  • https://openalex.org/W4226484091
  • https://openalex.org/W4229053586
  • https://openalex.org/W4280557229
  • https://openalex.org/W4281487129
  • https://openalex.org/W4285384243
  • https://openalex.org/W4292260435
  • https://openalex.org/W4296070459
  • https://openalex.org/W4296225879