Дробная по времени модель наножидкости Максвелла в канальном потоке с применением в смазке

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 4428 (2023) Цитировать эту статью

713 Доступов

2 цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Некоторые ученые интересуются последними разработками в области нанотехнологий и нанонауки. Смазка является важным компонентом многих машин и двигателей, поскольку помогает сохранять их прохладу за счет уменьшения трения между различными элементами. Смазки также используются в закрытых системах смазки, включая централизованные системы смазки, электродвигатели, подшипники, лесозаготовительную и горнодобывающую технику, ступицы колес грузовиков, строительство, ландшафтный дизайн и коробки передач. Наночастицы добавляются в конвекционную смазку для улучшения ее охлаждающих и смазочных свойств. В частности, текущая цель исследования состоит в том, чтобы исследовать течение в открытом канале, принимая во внимание смазку как жидкость Максвелла со взвешенными в ней наночастицами MoS2. Дробная по времени производная Капуто-Фабрицио используется для преобразования проблемы из связанного PDE классического порядка в локальную дробную модель. Для определения точных решений для распределения скорости, температуры и концентрации совместно используются два метода интегрального преобразования: метод конечного синуса Фурье и метод преобразования Лапласа. Полученные ответы физически исследуются и отображаются с помощью различных графиков. Важно отметить, что дробная модель, предлагающая множество интегральных кривых, более точно отображает поведение потока, чем классическая модель. Кожное трение, число Нуссельта и число Шервуда — это технические показатели, которые определяются количественно и отображаются в табличной форме. Установлено, что добавление наночастиц MoS2 в смазку вызывает увеличение теплопередачи на 19,1146% и снижение массоотдачи на 2,5122%. Для обеспечения точности результаты, полученные в данной работе, сравниваются с опубликованной литературой.

В природе широко распространены как ньютоновские, так и неньютоновские жидкости. Простые ньютоновские жидкости вначале не могли адекватно объяснить многие трудности в природе. Для исследования этих проблем многочисленные исследователи предложили различные неньютоновские модели, которые не полностью описываются простой теорией Навье – Стокса. Точные решения задач, связанных со свободным конвекционным течением вязкой жидкости, широко известны в литературе. Неньютоновские жидкости настолько распространены, что представляют интерес для исследователей. Исследователи предложили ряд математических моделей для понимания механики неньютоновских жидкостей, поскольку они имеют большое разнообразие физических структур. Эти модели подразделяются на жидкости скоростного типа или жидкости общей дифференциальной формы. Maxwell1 представляет идею жидкости Максвелла.

Течение наножидкости Максвелла через пористый вращающийся диск с эффектом теплопередачи было изучено Ахмедом и др.2. Неустойчивое течение наножидкости Максвелла при нагревании ньютоновским излучением было исследовано Разой и Асадом3. Влияние теплопередачи на поток свободной конвекции гибридной наножидкости Максвелла по неопределенному вертикальному каналу было исследовано Ахмедом и др.4. Объединив эффекты электрического и магнитного поля с эффектами теплового и переменного теплового излучения, Хан и др.5 исследовали течение наножидкости Максвелла по крахмальной поверхности. Течение наножидкости Максвелла через растягивающуюся пористую среду под влиянием магнитогидродинамики математически обсуждалось Мухтаром и др.6. Смешанное конвекционное течение наножидкости Максвелла с ударом и скольжением ионов по залу исследовали Ибрагим и Абниса7. Течение наножидкости Максвелла по бесконечной вертикали с влиянием наклона и изотермических условий стенки было изучено Ханом и др.8. Течение наножидкости МГД Максвелла через пористый растянутый лист с гиротактическими микроорганизмами исследовано Сафдаром и др.9 и обсуждается теоретически и численно. Температурные и массовые характеристики модели Соре-Дюфура потока намагниченной наножидкости Максвелла через сжимающуюся наклонную плоскость были исследованы Парвином и др.10. Ахмад и др.11 исследовали биоконвективный поток наножидкости Максвелла через экспоненциально растянутый лист с конвективным граничным условием. Расул и др.12 исследовали среду Дарси-Форхгеймера и тепловое излучение в магнитогидродинамическом (МГД) потоке наножидкости Максвелла, обращенном к растянутой поверхности. Алсаллами и др.13 провели численный анализ течения наножидкости через нагретый вращающийся диск под воздействием броуновского движения, термофореза и нелинейного излучения.