Un modello frazionato nel tempo di un nanofluido Maxwell attraverso un flusso di canale con applicazioni nel grasso

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 4428 (2023) Citare questo articolo

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Diversi scienziati sono interessati ai recenti sviluppi nel campo delle nanotecnologie e delle nanoscienze. Il grasso è un componente essenziale di molte macchine e motori perché aiuta a mantenerli freschi riducendo l'attrito tra i vari elementi. I grassi vengono utilizzati anche in applicazioni sigillate, tra cui sistemi di lubrificazione centralizzata, motori elettrici, cuscinetti, macchinari per l'industria forestale e mineraria, mozzi delle ruote di camion, costruzioni, paesaggistica e scatole del cambio. Le nanoparticelle vengono aggiunte al grasso convettivo per migliorarne le proprietà di raffreddamento e lubrificazione. Più specificamente, l'obiettivo attuale dello studio è quello di studiare il flusso a canale aperto tenendo conto del grasso come fluido Maxwell con nanoparticelle di MoS2 sospese al suo interno. La derivata frazionaria temporale di Caputo-Fabrizio viene utilizzata per convertire l'emissione da una PDE di ordine classico collegata a un modello frazionario locale. Per determinare le soluzioni precise per le distribuzioni di velocità, temperatura e concentrazione, vengono utilizzate congiuntamente due tecniche di trasformata integrale, il seno finito di Fourier e la tecnica della trasformata di Laplace. Le risposte risultanti vengono esplorate fisicamente e visualizzate utilizzando vari grafici. È importante notare che il modello frazionario, che offre una varietà di curve integrali, descrive il comportamento del flusso in modo più accurato rispetto al modello classico. L'attrito della pelle, il numero di Nusselt e il numero di Sherwood sono numeri di ingegneria che vengono determinati quantitativamente e visualizzati in forma tabellare. È stato stabilito che l’aggiunta di nanoparticelle di MoS2 al grasso provoca un aumento del 19,1146% nella trasmissione del calore e una diminuzione del 2,5122% nel trasferimento di massa. I risultati ottenuti in questo lavoro sono confrontati con la letteratura pubblicata a fini di accuratezza.

In natura sono prevalenti sia i fluidi newtoniani che quelli non newtoniani. All'inizio i semplici fluidi newtoniani non spiegavano adeguatamente molte difficoltà presenti in natura. Numerosi ricercatori hanno offerto vari modelli non newtoniani che non sono adeguatamente coperti dalla semplice teoria di Navier-Stokes per indagare su questi problemi. Soluzioni esatte a problemi che coinvolgono il flusso di convezione libera di fluidi viscosi sono ampiamente disponibili in letteratura. Poiché sono così comuni, i fluidi non newtoniani interessano i ricercatori. I ricercatori hanno proposto una serie di modelli matematici per comprendere la meccanica dei fluidi non newtoniani poiché hanno un'ampia varietà di strutture fisiche. Questi modelli sono classificati come fluidi di tipo tasso o fluidi di forma differenziale generale. Maxwell1 presenta l'idea del fluido Maxwell.

Il flusso di nanofluidi Maxwell attraverso un disco rotante poroso con l'effetto del trasferimento di calore è stato studiato da Ahmed et al.2. Raza e Asad3 hanno esaminato il flusso irregolare di un nanofluido Maxwell mentre veniva riscaldato dalla radiazione newtoniana. Gli effetti del trasferimento di calore sul flusso di convezione libera di un nanofluido Maxwell ibrido lungo un canale verticale indefinito sono stati esaminati da Ahmed et al.4. Combinando gli effetti di un campo elettrico e magnetico con gli effetti della radiazione termica e del calore variabile, la ricerca di Khan et al.5 ha esaminato il flusso di nanofluidi di Maxwell attraverso una superficie inamidata. Il flusso di nanofluidi di Maxwell attraverso un mezzo poroso allungabile con l'influenza della magnetoidrodinamica è stato discusso matematicamente da Mukhtar et al.6. Il flusso di convezione misto del nanofluido Maxwell con l'impatto e lo scorrimento ionico della sala è stato esaminato da Ibrahim e Abneesa7. Il flusso di nanofluidi Maxwell attraverso una verticale infinita con l'influenza della rampa e delle condizioni delle pareti isotermiche è stato studiato da Khan et al.8. Il flusso di nanofluido MHD Maxwell attraverso il foglio stirato poroso con microrganismi girotattici è studiato da Safdar et al.9 ed è discusso teoricamente e numericamente. Le caratteristiche di temperatura e massa del modello Soret-Dufour del flusso di nanofluidi Maxwell magnetizzati attraverso un piano inclinato in contrazione sono state esaminate da Parvin et al.10. Ahmad et al.11 hanno esaminato il flusso bioconvettivo di nanofluidi Maxwell attraverso un foglio allungato in modo esponenziale con la condizione al contorno convettiva. Rasool et al.12 hanno esaminato il mezzo Darcy-Forchheimer e la radiazione termica nel flusso di nanofluidi Maxwell magnetoidrodinamici (MHD) confrontato con una superficie allungata. Alsallami et al.13 hanno condotto un'analisi numerica del flusso di nanofluidi attraverso un disco rotante riscaldato sotto gli effetti del movimento browniano, della termoforesi e della radiazione non lineare.