مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی جریان نانوسیال بر روی صفحه گسترش یافته در حضور میدان مغناطیسی با شرایط مرزی سرعت لغزشی و همرفت سطحی

نویسندگان
دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده
هدف از نگارش این مقاله بررسی تحلیلی جریان سیال و انتقال حرارت و جرم در جریان سیال سه بعدی آرام پایا هیدرودینامیک مغناطیسی بر روی یک صفحه گسترش یافته با شرط مرزی همرفت سطحی به کمک روش آنالیز هموتوپی بهینه (OHAM) می‌باشد. در این مساله، بر خلاف شرط بدون لغزش متداول در سطح، شرط مرزی سرعت لغزشی در نظر گرفته شده است. این مقاله شامل مدل تعادلی غیر همگن چهار معادله ای دو مولفه‌ای است که در آن تاثیرات نانوسیال به صورت تاثیرات همزمان حرکت براونی و انتشار حرارتی در نظر گرفته شده است. معادلات دیفرانسیل جزیی بقایی حاکم (PDE) توسط تبدیلات تشابهی مناسب به معادلات دیفرانسیل معمولی (ODE) غیر خطی جفت شده شامل معادلات ممنتوم، انرژی و غلظت تبدیل خواهد شد. از مقایسه بین نتایج به دست آمده از روش OHAM حاضر و نتایج محققین دیگر مشاهده می‌شود که هم‌خوانی خوبی بین نتایج وجود دارد. همچنین، تاثیر پارامترهای فیزیکی مختلف جریان بر روی مولفه‌های سرعت سیال، توزیع دمایی و غلظت و همجنین ضرایب اصطکاک پوسته‌ای در جهات x و y ، عدد ناسلت محلی و عدد شروود محلی مورد بررسی قرار گرفته شده است. این مطالعه نشان می‌دهد که نانوذرات در سیال پایه پتانسیل خوبی را در راستای افزایش عملکرد انتقال حرارت همرفتی سیالات مختلفی از خود نشان می‌دهند. نتایج نشان می‌دهد که گرادیان دمای دیواره با افزایش پارامتر انتشار حرارتی و یا کاهش پارامتر حرکت براونی کاهش می‌یابد. بعلاوه، عدد شروود محلی بطور معکوس متناسب با پارامتر انتشار حرارتی و نیز مستقیما متناسب با پارامتر حرکت براونی می‌باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigation of MHD nano-fluid flow over a stretching surface with velocity slip and convective surface boundary conditions

نویسندگان English

Navid Freidoonimehr
Asghar Baradaran Rahimi
چکیده English

Present article provides an analytical investigation of the fluid flow and heat and mass transfer for the steady laminar MHD three-dimensional nano-fluid flow over a bi-directional stretching sheet with convective surface boundary condition using Optimal Homotopy analysis method (OHAM). In contrast to the conventional no-slip condition at the surface, Navier's slip condition has been applied. This paper contains two-component four-equation nonhomogeneous equilibrium model that incorporates the effects of Brownian diffusion and thermophoresis simultaneously. The governing partial differential equations (PDEs) are transformed into a highly nonlinear coupled ordinary differential equations (ODEs) consist of the momentum, energy and concentration equations via appropriate similarity transformations. The current OHAM solution demonstrates very good correlation with those of the previously published studies in the especial cases. The influences of different flow physical parameters on all fluid velocity components, temperature distribution and concentration as well as the skin friction coefficients in x and y directions, local Nusselt number and local Sherwood number are tabulated graphically and discussed in details. This study specifies that nano particles in the base fluid offer a potential in increasing the convective heat transfer performance of various liquids. The results show that wall temperature gradient decreases with an increase in thermophoresis parameter or a decrease in Brownian motion parameter. Further, local Sherwood number is inversely proportional to the thermophoresis parameter and also directly proportional to the Brownian motion parameter.

کلیدواژه‌ها English

MHD
Nano-fluid
Velocity slip
Convective boundary condition
Optimal HAM