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Jan 18, 2024

Flujo de fluido micropolar MHD sobre una superficie que se estira con efecto de fusión y deslizamiento

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 10715 (2023) Citar este artículo 521 Accesos 1 Detalles de Altmetric Metrics El objetivo del presente análisis es representar el fenómeno de Calor-masa

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 10715 (2023) Citar este artículo

521 Accesos

1 altmétrica

Detalles de métricas

El objetivo del presente análisis es representar el fenómeno de transferencia de calor-masa en fluidos micropolares MHD causado por láminas permeables y que se estiran continuamente junto con impactos de deslizamiento fomentados en un medio poroso. En consecuencia, la ecuación de energía incluye el término fuente/sumidero de calor no uniforme. La ecuación relativa a la concentración de especies coopera con los términos que indican el orden de la reacción química para caracterizar las especies químicamente reactivas. El software de aplicación MATLAB con la sintaxis rectora de la técnica bvp4c se emplea para reducir las ecuaciones de momento, microrraciones, calor y concentración a las simplificaciones adecuadas necesarias para derivar las manipulaciones aritméticas necesarias de las ecuaciones no lineales disponibles. En los gráficos disponibles se representan varios parámetros adimensionales con consecuencias esenciales. El análisis descubrió que el fluido micropolar mejora el perfil de velocidad y temperatura mientras que suprime el perfil de microraciones y el parámetro magnético (\(M\)) y el parámetro de porosidad (\(K_p\)) reducen el espesor de la capa límite de impulso. Las deducciones adquiridas verifican notable correspondencia con lo ya reportado en una literatura abierta.

En el pasado reciente, los logros académicos del fluido micropolar han llamado la atención entre varias comunidades de ingenieros y científicos debido a su circunferencia limitada asociada con los fluidos newtonianos. Estos fluidos están determinados de manera influyente por la inercia del espín y refuerzan los momentos de estrés y los momentos corporales. La teoría de los microfluidos se identifica como una teoría compleja frente a la teoría constitutivamente lineal y las correspondientes manipulaciones matemáticas subyacentes no son fácilmente susceptibles de resolver problemas no triviales en este campo. Una subclase de estos fluidos se define como los fluidos micropolares que exhiben efectos microrrotacionales e inercia microrotacional. El marco clásico del modelo de Navier-Stokes encuentra cierto grado de limitación, particularmente en el listado, ya que no puede describir y elaborar la categoría de fluidos pertenecientes a características de microestructura, fluidos que poseen aplicaciones efectivas e influyentes. Por lo tanto, el análisis de fluidos micropolares sugerido por Eringen1 ofrece un modelo definido para fluidos que poseen partículas poliméricas y giratorias al comprender la ecuación del micro momento de rotación junto con la ecuación del momento clásica. Las investigaciones de fluidos micropolares son de gran reconocimiento debido a numerosas aplicaciones en diversas industrias, en particular soluciones en suspensión, solidificación de cristales líquidos, sangres animales y lubricantes exóticos. Bhargava y Takhar2 exploraron la transferencia de calor de la capa límite micropolar (BL) cerca de un punto de estancamiento en una pared en movimiento. Anika et al.3 analizaron las consecuencias de la difusión térmica en el flujo de fluido micropolar viscoso inestable MHD que pasa a través de una placa infinita junto con la corriente Hall y de deslizamiento de iones. Bhargava et al.4 realizaron investigaciones numéricas sobre fenómenos de transferencia micropolar provocados por láminas de estiramiento no lineal utilizando dos técnicas distintas de elementos finitos y diferencias finitas. Takhar et al.5 ejercieron convección mixta en un flujo MHD de fluidos micropolares a través de la lámina elástica. Bhargava y Rana et al.6 examinaron la transferencia de masa y calor por convección no lineal en un fluido micropolar con conductividad continuamente variable empleando los objetivos de la técnica de elementos finitos.

El flujo de fluido a través de una lámina que se estira continuamente bajo la influencia del campo magnético disponible tiene un énfasis significativo en varios dominios de la ingeniería, particularmente en investigaciones de plasma, extracción de energía geotérmica, etc. Las investigaciones relacionadas con los efectos de MHD en el flujo de fluido bajo consideración más allá de una lámina que se estira están indexadas en una literatura abierta. El primer estudio de Crane7 ha fascinado a muchos investigadores para investigar problemas similares en el flujo de la capa límite (BL) debido a una lámina estirada, ya que tiene numerosas aplicaciones en la industria como la extrusión de láminas de polímero mediante un tinte, crecimiento de cristales, colada continua y dibujo de películas plásticas. El ritmo de enfriamiento y el proceso de estiramiento son los únicos factores que afectan directamente las propiedades deseadas del producto terminado. La lámina de estiramiento puede no ser necesariamente lineal, ya que también podemos considerarla de manera no lineal, aunque el problema puede no tener una relevancia tecnológica notable. En vista de esto, Vajravelu8 propuso el flujo a través de una lámina que se estira no linealmente, mientras que Cortell9,10 estudió el flujo y el transporte de calor causado por una lámina que se estira para dos tipos diferentes de condiciones de límite térmico (TB) en la lámina, a saber, constante temperatura de la superficie (CST) y temperatura de la superficie prescrita (PST). Ganji et al.11 informaron una solución analítica para el flujo magnetohidrodinámico debido a una lámina que se estira de manera no lineal. Trabajos similares han sido estudiados por Ishak et al.12, Prasad et al.13, Van Gorder et al.14, Raftari et al.15, Abbas y Hayat16, Dadheech et al.17, Olkha et al.18 y Abel et al. .19, entre otros.

Los impactos consolidados de la difusión de masa de calor junto con la reacción química tienen su importancia dominante en varios procesos que surgen en el enfriamiento de reactores nucleares, aislamiento térmico, depósitos geotérmicos, etc. Andersson et al.20 examinaron la difusión de especies químicamente reactivas debido a una superficie elástica plana. Abo-Eldahab y Salem21 estudiaron el flujo y la transferencia de calor del flujo de fluidos según la ley de potencia no newtoniana con difusión de masa y reacción química en un cilindro en movimiento considerando el efecto del campo magnético. Chauhan y Jakhar22 informaron flujo no newtoniano y transporte de calor en 2D en un canal con succión en la parte superior y un medio naturalmente permeable en la parte inferior. Chauhan y Ghiya23 sugirieron la transferencia de calor en un flujo de fluido de segundo orden entre dos discos permeables estables junto con las consecuencias del campo magnético. Kumar24 investigó el análisis de elementos finitos combinados con la transferencia de masa-calor en un flujo micropolar hidromagnético a través de una lámina que se estira. Emad et al.25 exploraron las investigaciones de los impactos del flujo/succión en la transferencia de calor hidromagnética mediante la aplicación de convección mixta desde una superficie que se estira continuamente junto con la generación/absorción interna de calor. Tripathy et al.26 examinaron las evaluaciones numéricas de fluidos micropolares hidromagnéticos a través de la lámina extensible incrustada en un canal poroso junto con fuentes de calor no uniformes y reacciones químicas permisibles. Chen y Taiwan27 inspeccionaron la teoría de la transferencia de calor-masa en el flujo de MHD provocado por la convección natural de una superficie de estiramiento permeable y adecuadamente inclinada incrustada con temperatura de pared y concentración variables. Alam et al.28 examinaron propuestas numéricas de convección libre forzada y flujo de transferencia de masa combinados a través de la placa porosa vertical disponible en el canal poroso junto con la generación de calor y las difusiones térmicas. Aydin y Kaya29 investigaron el flujo de transferencia de calor convectivo mixto MHD alrededor de la placa adecuadamente inclinada. Reddy y Reddy30 sugirieron investigaciones sobre las consecuencias de la transferencia de masa y la generación de calor en el flujo de convección libre de MHD a través de la superficie vertical inclinada en un medio poroso. Patil et al.31 propusieron las influyentes consecuencias del fluido de Eyring-Powell a través de la superficie de estiramiento en la existencia de campos magnéticos y reacciones químicas.

El fenómeno fundamental de la transferencia de calor por fusión encuentra un significado dominante en diversos ejercicios tecnológicos e industriales, como comprender la fusión del permafrost, la solidificación del magma, la purificación de metales, la soldadura, etc. Epstein y cho et al.32 establecieron los impactos de la fusión en el mecanismo de transferencia de calor. Yacob et al.33 examinaron la transferencia de calor de fusión en el flujo del punto de estancamiento de la capa límite hacia una lámina que se estira o se contrae en un fluido micropolar. Hayat et al.34 examinaron el flujo del punto de estancamiento de Powell-Eyring hacia una superficie que se estira linealmente con la transferencia de calor de fusión. Khan et al.35 analizaron los efectos del calor de fusión y del transporte de masa en un flujo no newtoniano sobre una superficie que se estira con radiación no lineal y efecto de campo magnético. Gireesha et al.36 investigaron la transferencia de calor de fusión en el flujo MHD de fluido Casson polvoriento sobre una superficie que se estira.

A veces, un fluido se adhiere al límite sólido, pero en algunas circunstancias no se fija, como en las suspensiones, la fusión de polímeros, los procesos de emulsión y varios otros fluidos no newtonianos que a menudo exhiben un deslizamiento macroscópico de la pared. Los fluidos que manifiestan deslizamiento de límites encuentran aplicaciones en diversos ámbitos, como el pulido de válvulas cardíacas, cavidades internas y varios otros procedimientos tecnológicos. Ali et al.37 investigaron los efectos del deslizamiento en el flujo de fluido viscoelástico a través de un medio poroso debido a una lámina porosa estirada oscilatoriamente. Govindarajan et al.38 analizaron los efectos del deslizamiento y la transferencia de masa en un canal vertical considerando la fuente de calor y la radiación. Olkha y Dadheech39,40 discutieron el análisis de entropía para el flujo MHD para diferentes fluidos no newtonianos causados ​​por una lámina que se estira con efecto de deslizamiento y una fuente de calor. Dadheech et al.41 investigaron el flujo de MHD para el fluido Casson causado por una lámina que se estira con efecto de deslizamiento. Dadheech et al.42 analizaron el análisis de entropía para el fluido de Williamson causado por una placa vertical con flujo de calor de Cattaneo-Christov y efecto de deslizamiento. El flujo de la capa límite para diferentes fluidos y configuraciones geométricas ha sido considerado por43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59 en presencia de campo magnético.

En perspectiva de la revisión de la literatura dada, hemos observado que hay relativamente pocos estudios realizados sobre el fluido micropolar MHD provocado por la fusión de una lámina de estiramiento. El objetivo principal del estudio actual es determinar el comportamiento del flujo y la transferencia de calor de Micro-Polar sobre una lámina de estiramiento y fusión. La novedad del trabajo presentado se incrementa al validar sustancialmente los efectos del deslizamiento con reacción química y fuente/sumidero de calor no uniforme. Los exámenes proporcionados en el artículo dado se pueden utilizar aún más para realizar investigaciones en industrias de combustibles, problemas de flujo de agua triturada y en la extrusión de láminas de polímero. Las consecuencias de las investigaciones realizadas se emplean en diversos diseños de ingeniería, industrias metalúrgicas y también para mejorar la eficiencia de trabajo de los sistemas de flujo de fluidos termo.

Se examinan los flujos de fluido micropolar incompresible bidimensional constante causados ​​por una lámina que se estira. Los componentes de velocidad correspondientes \(u\) y \(v\) a lo largo del eje \(x\) y el eje \(y\) y \(N\) son los componentes correspondientes de la microrotación como se muestra en la Fig. 1. Para micro -El sistema de ecuaciones que rige el fluido polar administrado siguiendo a Tripathy et al.26 con condiciones de contorno relevantes se dan como:

En la ecuación del momento tomamos fluido micropolar, campo magnético y término medio poroso. El campo magnético Bo se aplica perpendicular a la lámina que se estira y el efecto del campo magnético inducido se desprecia ya que se supone que el número de Reynolds magnético es pequeño. Además, asumimos que el campo eléctrico impreso es cero y se desprecia el efecto Hall.

La contribución térmica de la fuente y el sumidero de calor no uniformes se introduce efectivamente en la ecuación energética.

El fenómeno de transferencia de masa debido a la difusión de especies extrañas químicamente reactivas se ha explicado considerando el término de reacción química de primer orden.

Modelo físico del problema.

Ecuación de continuidad

Ecuación de momento

Ecuación del momento angular

Ecuación de energía

Las ecuaciones de especies aquí \(u\) , \(v\) representan el componente de la velocidad correspondiente a la dirección horizontal y vertical respectivamente. \(\rho\), \(\upsilon\), \(k_{f}\) \(B_{0}\), \(\sigma\), \(k_{p}\), \(T \), \(C_{p}\), \(C\), \(D\), \(k_{n}\) se enumeran como la densidad del fluido, la viscosidad cinemática, la conductividad térmica y la fuerza del campo magnético. , conductividad eléctrica, permeabilidad de un medio poroso, temperatura del fluido, calor específico, concentración del fluido, coeficiente de difusión de masa y parámetro asociado a la reacción química, respectivamente.

La condición límite apropiada (Olkha et al.39) para el flujo, la concentración y la temperatura es

donde \(u_{w} ,\,N,\,\,s,\,\,L_{1} ,\,\,L_{2} ,\,\,L_{3} ,\,\,k_ {v} ,\,\,\beta_{m} ,\,\,c_{s} ,\,\,T_{m} ,\,\,T_{0} ,\,\,C_{w} , \,\,T_{\infty } \,,\,k_{p}\) y \(v_{w} > 0\) son velocidad superficial, velocidad de microrotación, parámetro de condición de superficie, deslizamiento de velocidad, deslizamiento térmico y deslizamiento de concentración. parámetro, viscosidad de microrotación, calor latente, capacidad calorífica de la superficie sólida, temperatura de fusión, temperatura de la superficie sólida, concentración de fluido en la pared, temperatura de la corriente libre y velocidad de succión, respectivamente. Se supone que \(\gamma = \left( {\mu + \frac{{k_{v} }}{2}} \right)j\) donde \(j = \frac{\nu }{b} \) como longitud de referencia. La fuente de calor/disipador no uniforme se considera lo siguiente (Abo-Eldahab et al.21)

Aquí,\(A^{*} ,\,\,B^{*} > 0\) corresponde a la generación interna de calor, mientras que, \(A^{*} ,\,\,B^{*} < 0 \) corresponde a la absorción interna de calor.

Aquí consideramos las relaciones de transformación de similitud de la siguiente forma:

La ecuación de continuidad se satisface de manera idéntica. La sustitución de (8) en (2–5) da como resultado las siguientes EDO no lineales:

y el BC (6) se reducen a:

donde Parámetro del fluido material (micropolar) \(K = \frac{{k_{v} }}{\mu }\); Parámetro del campo magnético \(M = \frac{{\sigma B_{0}^{2} }}{\rho b}\); Número de Prandtl \(\Pr = \frac{{\rho \upsilon C_{p} }}{{k_{f} }}\); Número de Eckert \(\,Ec = \frac{{u_{w}^{2} }}{{C_{p} (T_{w} - T_{\infty } )}}\); Número de Schmidt \(\,Sc = \frac{\upsilon }{D}\), coeficiente de succión/inyección \(S = \frac{{V_{0} }}{{\sqrt {b\upsilon } }}\ ,\),\(\,Kp = \frac{\upsilon }{{ak_{p} }}\), parámetro de porosidad, parámetro dependiente de la fuente y dependiente de la temperatura \(A^{*}\) y \(B^ {*}\), parámetro de reacción química \(K_{n}\), parámetro de deslizamiento de velocidad \(\delta_{1} = L_{1} \sqrt {{b \mathord{\left/ {\vphantom {b \ upsilon }} \right. \kern-0pt} \upsilon }}\), parámetro de deslizamiento de temperatura \(\delta_{2} = L_{2} \sqrt {{b \mathord{\left/ {\vphantom {b \ upsilon }} \right. \kern-0pt} \upsilon }}\), parámetro de deslizamiento de masa \(\delta_{3} = L_{3} \sqrt {{b \mathord{\left/ {\vphantom {b \ upsilon }} \right. \kern-0pt} \upsilon }}\), y el parámetro de superficie de fusión \(Me = \frac{{\left( {T_{m} - T_{\infty } } \right)C_{ p} }}{{\beta_{m} + c_{s} \left( {T_{m} - T_{0} } \right)}}\).

El “coeficiente de fricción cutánea” local \(C_{f}\) definido como

aquí el esfuerzo cortante como

y \({\text{Re}}_{w} = \frac{{u_{w} x}}{v}\): “número de Reynolds local”,

El “estrés de pareja” en la superficie

El “flujo de calor superficial local \(q_{w} (x)\), el número de Nusselt local \(Nu_{x}\) el flujo de masa local \(j_{w}\) y el número de Sherwood \(Sh_{x) }\)” se dan de la siguiente manera

El objetivo esencial de esta investigación es demostrar la influencia de varios parámetros físicos en la velocidad \(f^{\prime } \left( \eta \right)\), microrotación \(g\left( \eta \right)\) , distribuciones de temperatura \(\theta \left( \eta \right)\) y concentración \(\phi \left( \eta \right)\) en la lámina de estiramiento disponible. Las ecuaciones (9 a 12) junto con las condiciones de contorno (13) se evalúan numéricamente. Por lo tanto, los resultados obtenidos desarrollan una excelente concordancia con los recuperados por (Tabla 1) Tripathy et al.19. Posteriormente se ha determinado que las consecuencias calculadas tuvieron importantes influencias.

Las Figuras 2a-c ejemplifican las consecuencias del parámetro material \(\left( K \right)\) sobre la velocidad \(f^{\prime } \left( \eta \right)\), micro rotación \(g\left( \eta \right)\), perfil de temperatura \(\theta \left( \eta \right)\). Cada vez que aumentan los valores de \(K\), los perfiles de velocidad y temperatura mejoran pero, por otro lado, se reduce el perfil de microrotación. Físicamente, en los fluidos micropolares, el parámetro del material que puede afectar el perfil de velocidad se conoce como parámetro de fluidez micropolar (K). Cuando el parámetro de fluidez micropolar (K) aumenta, implica que la microestructura o los grados de libertad internos tienen un efecto más fuerte sobre el flujo de fluido. Esto puede conducir a un aumento en la complejidad de los patrones de flujo y el perfil de velocidad.

(a) Influencia de \(K\) en el perfil de velocidad. (b) Influencia de \(K\) en el perfil de temperatura. (c) Influencia de \(K\) en el perfil de microrotación.

La Figura 3a-d muestra las consecuencias del parámetro de porosidad \(\left( {Kp} \right)\) en la velocidad \(f^{\prime } \left( \eta \right)\), micro rotación \(g\left ( \eta \right)\), temperatura \(\theta \left( \eta \right)\) y perfil de concentración \(\phi \left( \eta \right)\). La corriente de flujo de la Figura 3a se reduce al mejorar los valores del parámetro del medio poroso \(\left( {Kp} \right)\) o al disminuir la permeabilidad \(\left( {k_{p} } \right)\). La ecuación del momento refleja que la fuerza de resistencia darciana es inversamente proporcional al parámetro de permeabilidad \(\left( {k_{p} } \right)\), por lo tanto, una permeabilidad más pequeña puede conducir a una mayor resistencia darciana al flujo de fluido. Por tanto, el campo del flujo disminuye al aumentar los valores de \(\left( {Kp} \right)\). Los perfiles de microrotación \(g\left( \eta \right)\), temperatura \(\theta \left( \eta \right)\) y concentración \(\phi \left( \eta \right)\) se mejora.

(a) Influencia de \(K_p\) en el perfil de velocidad. (b) Influencia de \(K_p\) en el perfil de microrotación. (c) Influencia de \(K_p\) en el perfil de temperatura. (d) Influencia de \(K_p\) en el perfil de concentración.

La Figura 4 fundamenta las consecuencias del parámetro del campo magnético \(\left( M \right)\) en el perfil de velocidad \(f^{\prime } \left( \eta \right)\). Los valores de \(M\) aumentan resultan en una disminución en el perfil de velocidad. La fuerza de Lorentz surgió cuando el campo magnético se impuso sobre el campo de flujo. Esta fuerza tiene una intensidad suficiente para arrastrar el flujo de fluido reduciendo su velocidad. Por lo tanto, la velocidad del flujo de fluido disminuye con el espesor de la capa de momento.

Influencia de \(M\) en el perfil de velocidades.

La Figura 5a,b refleja el impacto del número de Schmidt \(\left( {Sc} \right)\) y el parámetro de reacción química \(\left( {Kn} \right)\) en el perfil de concentración \(\phi \left( \eta\right)\). Se ha observado además que con el aumento del valor de \(Sc\) y \(Kn\) el perfil de concentración disminuye. Físicamente, \(Sc\) es la relación entre la difusividad del momento y la difusividad de la masa y cuando el número de Schmidt aumenta, significa que la difusividad de la masa del fluido disminuye en relación con su difusividad del momento, lo que implica una menor difusividad escalar, lo que resulta en una difusión reducida y una difusión más lenta. cambios de concentración dentro del medio fluido.

(a) Influencia de \(Sc\) en el perfil de concentración. (b) Influencia de \(Kn\) en el perfil de concentración.

Las Figuras 6a,b demuestran el efecto del número de Prandtl \(\left( {\Pr } \right)\) y el número de Eckert \(\left( {Ec} \right)\) sobre la temperatura \(\theta \left( \ eta \right)\) perfil. Notamos que a medida que aumentamos los valores de \(\Pr\) el perfil de temperatura disminuye, mientras que se observa el efecto inverso en \(Ec\). Físicamente, vale la pena mencionar que se generan valores crecientes de calor \(Ec\) en el fluido disponible debido a la aplicación de calentamiento por fricción. Por lo tanto, mejorar el valor de \(Ec\) aumenta la temperatura dentro del flujo de fluido.

(a) Influencia de \(\Pr\) en el perfil de temperatura. (b) Influencia de \(Ec\) en el perfil de temperatura.

La Figura 7a,b indica el efecto del parámetro de fusión \(\left( {Me} \right)\) sobre la temperatura \(\theta \left( \eta \right)\) así como la concentración \(\phi \left( \ eta \right)\) perfil. Se ha notificado que se mejoraron los valores de \(Me\) en ambos perfiles. La Figura 8 muestra las consecuencias del parámetro de sección/inyección \(\left( S \right)\) en el perfil de velocidad \(f^{\prime}\left( \eta \right)\). Finalmente se demuestra que al aumentar valores de \(S\) el perfil de velocidad disminuye.

(a) Influencia de \(Me\) en el perfil de temperatura. (b) Influencia de \(Me\) en el perfil de concentración.

Influencia de \(S\) en el perfil de velocidades.

La Figura 9a-c refleja el efecto del deslizamiento de velocidad \(\left( {\delta_{1} } \right)\), el deslizamiento de temperatura \(\left( {\delta_{3} } \right)\) y el deslizamiento de concentración \(\left( {\delta_{4} } \right)\) parámetro de velocidad \(f^{\prime } \left( \eta \right)\),temperatura \(\theta \left( \eta \ right)\) y perfil de concentración \(\phi \left( \eta \right)\). Observamos que los perfiles \(f^{\prime } \left( \eta \right)\) y \(\phi \left( \eta \right)\) se reducen en el otro aspecto \(\theta \left ( \eta \right)\) perfil mejorado. Físicamente, cuando el parámetro de deslizamiento es positivo, lo que implica una velocidad de deslizamiento positiva, el perfil de velocidad en el fluido cerca de la superficie disminuye. Esto se debe a que las moléculas del fluido experimentan un movimiento relativo a lo largo de la superficie, lo que provoca una reducción de su velocidad cerca de la superficie. Como resultado, el perfil de velocidad muestra una tendencia decreciente a medida que se avanza desde la superficie hacia la mayor parte del fluido.

(a) Influencia de \(\delta_{1}\) en el perfil de velocidad. (b) Influencia de \(\delta_{3}\) en el perfil de temperatura. (c) Influencia de \(\delta_{4}\) en el perfil de concentración.

La Figura 10a,b demuestra el cambio en el perfil de velocidad con respecto al parámetro de microrotación creciente, \(K\), para dos casos, tales como: (i) \(S = 0.0\) y (ii) \( S = 0,2\). Para ambos casos, se observa que la velocidad es más intensa en la región cercana a la superficie que en las regiones ambientales. Cerca de la superficie, los efectos superficiales que surgen de diversos fenómenos como fuerzas intermoleculares, tensión superficial o interacciones de la capa límite pueden volverse más dominantes y afectar más fuertemente el comportamiento del fluido micropolar. Además, el parámetro de microrotación aumentado amplifica la influencia del movimiento de rotación cerca de la superficie, lo que lleva a un impacto más intenso en la velocidad del fluido.

(a) Influencia de \(K\) sobre la velocidad. (b) Influencia de \(K\) en el perfil de velocidad cuando \(S = 0.2\). perfil cuando \(S = 0\).

Los contornos que muestran el impacto del parámetro de microrotación, \(K\), en la temperatura se muestran en la Fig. 11a para el caso cuando \(S = 0.0\) y la Fig. 11b cuando \(S = 0.2\), respectivamente . De las figuras se desprende claramente que la temperatura aumenta al aumentar \(K\). Físicamente, el parámetro de microrotación afecta el movimiento de rotación de los elementos fluidos, lo que puede afectar los patrones de flujo cerca de la superficie y alterar los procesos de transferencia de calor por convección. Los patrones de flujo alterados, a su vez, pueden influir en los mecanismos de transferencia de calor y la distribución de la temperatura cerca de la superficie.

(a) Influencia de \(K\) en el perfil de temperatura cuando \(S = 0,2\). (b) Influencia de \(K\) sobre la temperatura. perfil cuando \(S = 0\).

Además, el parámetro de microrotación que afecta más intensamente la velocidad y la temperatura de un fluido micropolar cerca de la superficie varía ligeramente según las condiciones límite (es decir, cuando \(S = 0,0\) y \(S = 0,2\)), que es claramente visible a través de las Figs. 10a y 11b. A partir de esto, en general, se puede concluir que el efecto del parámetro de microrotación sobre la velocidad y temperatura de un fluido micropolar suele estar influenciado por factores como la succión y la inyección.

En el presente análisis, se llevó a cabo una investigación numérica del flujo de fluido micropolar debido a la fusión de una superficie elástica en un medio poroso. La influencia de cantidades abundantes sobre la velocidad, la microrotación, la temperatura y la distribución de la concentración se describe a continuación:

Sin embargo, se observó que el perfil de velocidad \(f^{\prime } \left( \eta \right)\) y temperatura \(\theta \left( \eta \right)\) aumentaba con una cantidad cada vez mayor de \(K\). , el perfil de microrración \(g\left( \eta \right)\) se reduce.

Se observa que la influencia de \(K_p\) mejora el perfil \(\theta \left( \eta \right)\), sin embargo, la velocidad \(f^{\prime } \left( \eta \right)\) se reduce .

El perfil de concentración \(\phi \left( \eta \right)\) disminuye al aumentar los valores de los parámetros \(Sc\) y \(Kn\).

La reducción en el perfil de velocidad \(f^{\prime } \left( \eta \right)\) se manifiesta con un aumento en el valor de los parámetros de deslizamiento \(\left( {\delta_{1} } \right)\).

Los datos analizados durante este estudio se incluyen en este artículo publicado.

Fuerza del campo magnético (kg s−2 A−1)

Concentración del fluido (kg m−3)

Coeficiente de fricción de la piel

Calor específico (J kg−1 k−1)

Capacidad calorífica (JK−1)

Concentración de fluido en la pared (kg m−3)

Coeficiente de difusión de masa (m2 s−1)

número de eckert

Parámetro del fluido material (micropolar)

Conductividad térmica (W/m·K)

Viscosidad del vórtice (N sm2)

Parámetro de reacción química

Parámetro poroso

Factor de deslizamiento de velocidad

Factor de deslizamiento térmico

Factor de deslizamiento de concentración

Parámetro del campo magnético

Parámetro de superficie de fusión

Microrotación/velocidad angular (s−1)

Número local de Nusselt

número de prandtl

Flujo de calor superficial local (W m−2)

Número de Reynolds local

Succión/inyección

número de Schmidt

número de sherwood

Temperatura de la superficie sólida (K)

Temperatura de fusión (K)

Temperatura de flujo libre (K)

Velocidad superficial (ms−1)

Componente de velocidad correspondiente a la dirección horizontal y vertical (ms−1)

Parámetro dependiente de la fuente y dependiente de la temperatura

Densidad del fluido (kg m−1)

Viscosidad cinemática (m2 s−1)

Conductividad eléctrica (sm−1)

Calor latente (J kg−1)

Longitud de referencia (m)

Parámetro de deslizamiento de velocidad

Parámetro de deslizamiento de temperatura

Parámetro de deslizamiento de concentración

Parámetro de velocidad adimensional

Parámetro de microrotación adimensional

Parámetro de temperatura adimensional

Parámetro de concentración adimensional

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Los autores no recibieron financiación directa para este trabajo.

Departamento de Matemáticas, Instituto Swami Keshvanand de Tecnología, Gestión y Gramothan, Jaipur, India

Surbhi Sharma, Amit Dadheech y Jyoti Arora

Departamento de Matemáticas, Facultad de Ingeniería y TI de Arya, Jaipur, India

Amit Parmar

Departamento de Ciencias Matemáticas, Universidad de los EAU, PO Box 15551, Al Ain, Abu Dhabi, EAU

Qasem Al-Mdallal y S. Saranya

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AD y QAM revisaron la literatura y formularon el problema. SS (1). y AP realizó el análisis teórico y numérico. GA y AD analizaron los resultados y escribieron las conclusiones. SS (6) ayudó en la revisión del artículo. Todos los autores revisaron el manuscrito.

Correspondencia a Qasem Al-Mdallal.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Sharma, S., Dadheech, A., Parmar, A. et al. El fluido micropolar MHD fluye sobre una superficie que se estira con efecto de fusión y deslizamiento. Representante científico 13, 10715 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-36988-3

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Recibido: 26 de diciembre de 2022

Aceptado: 14 de junio de 2023

Publicado: 03 de julio de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-36988-3

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