Flujo de nanofluido no newtoniano en convección forzada sobre un escalón de retroceso con efectos simultáneos de uso de cilindros dobles rotativos y campo magnético inclinado
Autores: Kolsi, Lioua; Selimefendigil, Fatih; Said, Lotfi Ben; Mesloub, Abdelhakim; Alresheedi, Faisal
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Flujo de nanofluido no newtoniano en convección forzada sobre un escalón de retroceso con efectos simultáneos de uso de cilindros dobles rotativos y campo magnético inclinado
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Nanofluido
Campo magnético
Cilindros de doble rotación
Transferencia de calor
Características del flujo
Fluido ley de potencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 38
Citaciones: Sin citaciones
La convección forzada de nanofluido no newtoniano para un sistema de flujo de retroceso fue analizada bajo el uso combinado de campo magnético y cilindros dobles rotativos mediante el método de elementos finitos. Se utilizó un nanofluido tipo ley de potencia con diferentes fracciones volumétricas sólidas de alúmina de 20 nm de diámetro. Los efectos del número de Re (), número de Re rotacional (), número de Ha () e inclinación del campo magnético () en la transferencia de calor convectiva y las características del flujo fueron evaluados numéricamente. El índice de ley de potencia del fluido no newtoniano se tomó entre 0.8 y 1.2, mientras que se consideraron fracciones volumétricas de partículas de hasta un 4%. La presencia de los cilindros dobles rotativos hizo que el campo de flujo fuera complicado, donde se establecieron múltiples regiones de recirculación cerca de la región del escalón. Los impactos del primer cilindro (más cercano al escalón) y del segundo cilindro en el comportamiento de transferencia de calor fueron diferentes dependiendo de la dirección de rotación. A medida que el primer cilindro giraba en sentido horario, se logró un aumento en la transferencia de calor promedio del 20%, mientras que se deterioraba en aproximadamente un 2% para la rotación en sentido antihorario. Sin embargo, para el segundo cilindro, ambas direcciones de rotación resultaron en un aumento de la transferencia de calor, siendo del 14% y 18% en las velocidades más altas. Grandes vórtices en las paredes del canal superior e inferior detrás del escalón fueron suprimidos con efectos del campo magnético. El número de Nu promedio generalmente aumentó con las mayores intensidades del campo magnético e inclinación. Se obtuvo un incremento de hasta un 30% con la intensidad, mientras que este valor fue del 44% con orientación vertical. Se observaron impactos significativos del índice de ley de potencia del fluido en el número de Nu local y promedio para un índice de = 1.2 en comparación con el fluido con = 0.8 y = 1, mientras que se obtuvo un número de Nu promedio 2.75 veces mayor para el sistema de flujo para el fluido con = 1.2 en comparación con el caso para el fluido con el valor de n de 0.8. Se lograron mejoras adicionales en la transferencia de calor local y promedio al utilizar nanopartículas, y en la cantidad de partículas más alta, los aumentos del número de Nu promedio fueron del 34%, 36% y 36.6% para el fluido con valores de n de 0.8, 1 y 1.2, respectivamente.
Descripción
La convección forzada de nanofluido no newtoniano para un sistema de flujo de retroceso fue analizada bajo el uso combinado de campo magnético y cilindros dobles rotativos mediante el método de elementos finitos. Se utilizó un nanofluido tipo ley de potencia con diferentes fracciones volumétricas sólidas de alúmina de 20 nm de diámetro. Los efectos del número de Re (), número de Re rotacional (), número de Ha () e inclinación del campo magnético () en la transferencia de calor convectiva y las características del flujo fueron evaluados numéricamente. El índice de ley de potencia del fluido no newtoniano se tomó entre 0.8 y 1.2, mientras que se consideraron fracciones volumétricas de partículas de hasta un 4%. La presencia de los cilindros dobles rotativos hizo que el campo de flujo fuera complicado, donde se establecieron múltiples regiones de recirculación cerca de la región del escalón. Los impactos del primer cilindro (más cercano al escalón) y del segundo cilindro en el comportamiento de transferencia de calor fueron diferentes dependiendo de la dirección de rotación. A medida que el primer cilindro giraba en sentido horario, se logró un aumento en la transferencia de calor promedio del 20%, mientras que se deterioraba en aproximadamente un 2% para la rotación en sentido antihorario. Sin embargo, para el segundo cilindro, ambas direcciones de rotación resultaron en un aumento de la transferencia de calor, siendo del 14% y 18% en las velocidades más altas. Grandes vórtices en las paredes del canal superior e inferior detrás del escalón fueron suprimidos con efectos del campo magnético. El número de Nu promedio generalmente aumentó con las mayores intensidades del campo magnético e inclinación. Se obtuvo un incremento de hasta un 30% con la intensidad, mientras que este valor fue del 44% con orientación vertical. Se observaron impactos significativos del índice de ley de potencia del fluido en el número de Nu local y promedio para un índice de = 1.2 en comparación con el fluido con = 0.8 y = 1, mientras que se obtuvo un número de Nu promedio 2.75 veces mayor para el sistema de flujo para el fluido con = 1.2 en comparación con el caso para el fluido con el valor de n de 0.8. Se lograron mejoras adicionales en la transferencia de calor local y promedio al utilizar nanopartículas, y en la cantidad de partículas más alta, los aumentos del número de Nu promedio fueron del 34%, 36% y 36.6% para el fluido con valores de n de 0.8, 1 y 1.2, respectivamente.