文摘
在这篇文章中,合金纳米颗粒将首次分析了铁磁nanofluid流动。的组合两个或两个以上的金属物质称为合金。换句话说,合金固溶体或一个以上的金属物质的混合物。因此,合金总是不同的熔点。这意味着合金熔化范围而不是熔点。由于这些特点,合金纳米粒子是液体流动传热效率。因此,我们将考虑镁合金这是底部悬浮在液体机油C8H18。分析了悬架将在偶极子;因此,液体被称为铁磁nanofluid。解决方案将通过RK-method获得数值(射击方法)。我们的动机是通过参数优化传热研究。此外,流体的速度观察与增加纳米粒子的体积分数降低而温度曲线上升与体积分数增加。此外,合金在任何粘性的存在基础液可以减少某些流体层之间的分数导致快速提出了流体的速度场。
1。介绍
纳米流体广泛应用于许多工程应用程序从机械行业使用的医学科学(1]。通常情况下,合金的金属出现在市场上。一个合金是金属-金属混合物或固溶体。在日常生活中,自行车,飞机,和烹饪锅通常是由多种合金。焊料合金、黄铜、纯银、锡和镁是流行和广泛使用的合金。固溶体或结合或混合不同的金属和非金属元素导致很多好处。因此,组合或固溶体的金属物质可以降低熔点,增加硬度,使抗拉强度更好。热性能,即。,heat power, density, thermal expansion, and thermal conductivity of the alloys can also be influenced by this combination or solid solution of the metallic material. This means that, due to the metallic substance mixture, the thermophysical characteristics of metals differ from the thermophysical properties of the resulting alloy. This results in the alloy having stronger thermophysical characteristics than the pure metallic material. This phenomenon therefore makes alloys effective for heat flow efficiency [2- - - - - -8]。
纯金属熔点高的特点;因此,他们太软了很多用途。例如,黄金很容易弯曲甚至在低热量。这就是为什么黄金首饰通常是一种合金。这意味着,如果陶铁磁体的居里温度的金属小,然后这些铁酸盐的混合物肯定会扰乱合成合金。似乎从产生的属性为纯金属和合金,以合金的形式后,熔点、硬度,抗拉强度有所不同。同样,随着密度、热膨胀、热导率,和热的金属物质或合金的固溶体,居里温度也会增加。这将有助于减少合金的摩擦阻力,提高热量的传递。这些类型的纳米颗粒等的特点是合适和适用于所有设备用于冷却或加热的目的(9- - - - - -13]。正常的纳米粒子,即。,gold, copper, aluminum, and titanium, and ferrite nanoparticles, i.e., nickel zinc ferrite, manganese zinc ferrite, and magnetite ferrite, were used by scientists and mathematicians in the history [14- - - - - -17]。由于使用的合金传热和摩擦阻力,本文区别于其他所有人。如果合金纳米粒子和基地的液体在等温平衡,这些合金基本流体的存在发展的热特性。
合金和铁氧体与基础液体等温平衡,因此,这些合金或铁氧体也很被动。例如,由于更大的熔点,铁是非常困难和强劲,但其表面与空气水分反应,容易生锈。为了防止铁生锈,足以铸铁合金,提高其惰性。这就是为什么如果合金纳米粒子MgZn6锆是使用机油肯定会改变导致铁磁纳米流体的性质。合成液仍称为铁磁nanofluid自合金粒子和铁氧体粒子具有相同的属性,即。,alloy particles like ferrite particles have the property of Curie temperature, which ensures that the alloy particles at some temperatures become nonmagnetic [18- - - - - -21]。合金是多种金属,所以这些粒子可以做最好的传热流体移动,所以这篇文章的重点是这些粒子。
在大多数的工程问题,本质上是非线性微分方程解的性质。这些偏微分方程的精确解往往很难获得。为了克服这个问题,研究人员开发出一些新颖的地方,可以处理这些非线性偏微分方程或将它们转换为更可解的形式。表示目的,各种技术工作。例如,减少普通的偏微分方程利用相似变换就是其中之一。这种方法提供了一个合适的转换,没有令人不安的问题提供一个比较可靠的物理形式的微分方程,可以处理数值或分析。
研究人员发现各种纳米粒子磁性粒子等非磁性粒子和研究它们对表面摩擦和冷却速率的影响或升温速率。但非常罕见的文学研究合金纳米粒子的移动液体存在。特别是,作者研究了合金治疗这些粒子自然粒子,这意味着他们对待非磁性粒子。由于合金实现铁酸盐的性质,纳米尺度的粒子镁合金MgZn6ZrZn因此本文研究。镁锌锆MgZn6Zr由于使用低密度和更高的导热系数。由于导热系数越高,它能提供一个非常有用的源传热和温度控制在许多工业和身体情况。在基液体机油, ,的镁合金MgZn6Zr悬浮。在存在偶极子,研究建立移动进行液体磁性流体。讨论了图形发现,合金在热的传播的影响进行了研究。
2。数学建模
考虑一个稳定的二维不可压缩流,粘性,不导电的液体由不透水板在水平方向如图1。通过应用两个大小相等,方向相反的力量作为沿水平方向x设在,y设在一个方向正常流动,单是拉伸速度到原点的距离成正比。一个磁偶极子在位于其中心y设在距离从表。的机油和镁合金在热平衡。外部检查偶极子的流动问题。流问题及其数学成型,即。,the thermo-mechanical coupling are given in equations (1)- (5)。感兴趣的方程如下:
方程(1)是连续性方程。方程(2)代表动量方程,方程(3能量守恒定律)给出了描述并提供温度曲线的数学描述。
边界条件如下:
2.1。磁偶极子
合金粒子的存在在任何基础液需要一个磁铁给内部合金磁化粒子在流体。在这个方向,铁磁的流动在远处nanofluid,偶极子 。偶极子被沿着纵轴的中心的距离从水平轴。偶极吸引的合金粒子温度低于居里温度时,温度较高,合金颗粒失去磁化。给出如下:
可以被定义为
此外,这里的磁化被如下:
图1描绘了物理解释。
2.2。相似性分析
相似性变量给出目前的如下问题:
速度分量和无量纲坐标
和是
参数和无量纲数(无量纲居里温度),(粘性耗散),(普朗特数),(共轭参数)(ferrohydrodynamic交互)。数学表示如下:
传热表面摩擦和利率的工程如下:
无量纲形式如下:
在这里,表示的雷诺数惯性比粘性力;在数学上,一个人可以写 。
3所示。数值模拟
传热问题的数值模拟在Matlab (22,23]。方程(11)- (14)被转化为一阶微分方程,然后通过射击娱乐技术在Matlab。讨论部分包含其仿真和物理解释。减少过程及其一阶方程如下:
边界条件给出了方程(14)的形式如下:
4所示。讨论
铁磁nanofluid由合金与基础液。的合金纳米颗粒流分析是解决传热时到底发生了什么外部字段放置或删除。这一分析只知道铁磁合并nanofluid热流是有效的;如果铁磁nanofluid执行,那么铁磁nanofluid必须吸引领域的工业用户和工程师纵容这些设备和装置转移热量。牛顿加热表面的定义;这导致帮助传递热量的合金纳米粒子在流体内部的一面。因此,该模型可以更适合传输热量与其他研究相比,纳米粒子或铁氧体纳米粒子。
在这个方向,数字2和3勾勒出检出合金的影响吗在速度和温度场。增强铁磁体的轴向速度检查nanofluid。的铁磁nanofluid包含合金纳米颗粒的合金具有居里温度的特性。此外,基液和合金有不同的热物理性质;因此,他们扰乱了速度和温度场。因此,变化或铁磁体的轴向速度的突然改变因为包含合金nanofluid是有效的纳米颗粒;减少对各自的情况下,观察到。,(我) , ,和 。另一方面,低速度图2铁磁明显吗nanofluid时(2) , ,和 ,(3) , ,和 ,和(四) , ,和 。这意味着合金在任何粘性的存在基础液可以减少某些流体层之间的比例,因此,一个可以快速下流体的速度场研究。现在,铁磁的行为nanofluid描述,如果合金流体悬浮在一个基地,它具有更高的能量转移热量与液体相比没有合金吗纳米粒子。因此,合金的缺失导致更多的基础流体阻力;因此,当合金速度下降是删除。另一方面,温度场图3显示铁磁的变化nanofluid。基本上,基液和合金纳米粒子相互作用产生的阻力;因此,相应的阻力是负责在温度场增强。此外,基液和合金的thermphysical属性也扩大流动流体的温度。在这里,合金在基本流体是暂停。这意味着合金和在所有方面基础流体热物理性质不同。因此,导致铁磁nanofluid有不同的热物理性质和居里温度。因此,温度场在铁磁下降nanofluid这样的最高温度是描述 , ,和 和下降 , ,和 ; , ,和 ;和 , ,和 。
的铁磁nanofluid重要的计算结果和证明其对热流的影响。合金的存在首次分析了铁磁流体。因此,重要的是情节比较结果用一个简单的基础液。通过这种方式,图形化的结果,即。,数据4和5,描述水动力相互作用参数在轴向速度和温度。水动力相互作用的影响在铁磁体的轴向速度nanofluid检查图4。合金的模拟在基液表明,轴向速度增强水动力相互作用时发生参数出现。最大的改进是注意到的nanofluid,最小的改变发生在 ,当 。给了水动力相互作用参数变化导致铁磁速度提高nanofluid与铁磁流体,即 。这是由于合金的存在在铁磁nanofluid;因此,合金给更多吸引偶极子。最大限度减少铁磁流体的温度分布描述,例如, ,提出了图5。水动力相互作用参数的模拟意味着偶极子对热流的至关重要,如果冷却或加热代理人使用。因此,磁偶极子和合金纳米粒子对彼此非常重要。
一部分阻力和传热分析参数分析具有重要意义。摩擦阻力告诉我们什么样的阻力面临着流动的流体在分析讨论而两点之间的热流率的材料之间的温差成正比的比例分和两个点之间的距离。傅立叶定律帮助热流的模拟。本节包括传热流动和表面摩擦的分析目前的问题。图6在铁磁检查摩擦阻力nanofluid。表面摩擦系数的比较在不同的情况下,即描述,最大阻力 , ,和 和下降 , ,和 ; , ,和 ;和最低的阻力是观察 , ,和 。最大限度减少壁剪切应力是铁磁的证明nanofluid当 , ,和 。图7揭示了努塞尔特数出现在铁磁的流动nanofluid,当 , ,和 ;因此,铁磁nanofluid是传热效率而最小传热情况的检查 , ,和 。身体上,这意味着合金的存在粒子在基铁磁流体确实增强了传热速率。
5。结束语
本文首次探讨了传热的合金纳米粒子悬浮在理论上铁磁流体。本文中描述的分析进一步研究合金纳米颗粒的摩擦阻力。需要传热流体流动,有助于减少热机械设备。通常情况下,科学家们用nonmagnetized粒子或粒子没有居里温度,但传热涉及磁性流体时,这些粒子变得无用。nonmagnetized颗粒传热也没用。 , ,和很多其他粒子满足磁化性质。这些粒子可在文献中提到的。合金中很少使用这个方向的传热;因此,分析。可以看出合金在任何液体粘性基地可能会减少特定的流体层之间的分数,导致快速提出了流体的速度场。因此,得出粘滞铁磁流体的传热而不是在结果部分,描述合金的存在是有效的。本研究可以进一步延长考虑可变热物理性质。
缩写
| : | 速度分量 |
| : | 动态粘滞度 |
| : | 混合密度nanofluid |
| : | 压力 |
| : | 拉伸率 |
| : | 雷诺数 |
| : | 表面摩擦 |
| : | 努塞尔特数 |
| : | 磁场 |
| : | 混合nanofluid的比热 |
| : | 热导率的混合nanofluid |
| : | 温度 |
| : | 磁化 |
| : | 居里温度 |
| : | 热磁系数 |
| : | 混合密度nanofluid |
| : | 磁场感应 |
| : | 磁标量势函数。 |
数据可用性
没有数据被用来支持本研究。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
作者感谢院长职科研,费萨尔国王大学,研究资助通过纳什跟踪(206039)。