Теплопередача обобщенной жидкости второго сорта с помощью МГД, радиационного и экспоненциального нагрева с использованием Капуто

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 5220 (2023) Цитировать эту статью

506 доступов

Подробности о метриках

Целью настоящей работы является применение дробной производной Капуто–Фабрицио к тепловому превращению нестационарной несжимаемой жидкости второго сорта. Проанализированы эффекты магнитогидродинамики и радиации. В основном уравнении теплопередачи рассматривается нелинейное радиационное тепло. На границе рассматривается явление экспоненциального нагрева. Во-первых, размерные определяющие уравнения с начальными и граничными условиями преобразуются в безразмерную форму. С помощью метода преобразования Лапласа получены точные аналитические решения для безразмерных дробных определяющих уравнений, состоящих из уравнений импульса и энергии. Исследованы частные случаи полученных решений и отмечено, что в этих частных случаях достигаются некоторые известные результаты, опубликованные в литературе. В конце для графической иллюстрации графически проверяются влияния различных физических параметров, таких как излучение, Прандтль, дробный параметр, числа Грасгофа и магнитогидродинамика.

Теория производных дробного порядка имеет большое значение в повседневной жизни. Что касается целочисленного порядка, то теория нецелочисленного порядка также является старейшей. Это раздел математики, несколько лет назад эта концепция была ограничена только математикой, но теперь принципы дробного исчисления часто применяются в различных областях, таких как гидродинамика, биоинженерия, электромагнетизм, механика жидкости, финансы. , электрохимия, вязкоупругость, в биологии модели нейронов, прикладная математика1. В гидродинамике концепция нецелочисленной производной использовалась для исследования вязкоупругих процессов, таких как полимеры в стеклообразном состоянии и стеклообразный переход2. Несколько лет назад было замечено, что производные дробного порядка являются эффективным инструментом, с помощью которого можно получить подходящее обобщение физических концепций. Существует очень много других определений производных нецелого порядка, но дробные производные Капуто и дробные производные Римана-Лиувилли используются в различных явлениях реального мира3,4. Всем известно, что такие методы имеют трудности в применении. Например, производная константы отлична от нуля в производной дробного порядка Римана-Лиувилли, а также имеет сингулярное ядро. Эти трудности устранил Капуто и предложил концепцию, в которой константа имеет нулевую производную, но имеет сингулярное ядро. После всего этого Фабрицио и Капуто представили идею производной нецелого порядка, в которой константа имеет нулевую производную и без сингулярного ядра. С помощью метода Лапласа дробную производную Капуто-Фебрицио легко найти точное решение. Были исследованы многие существующие модели жидкости и разработана производная дробного порядка. Здесь представлены некоторые из известных моделей жидкости, например, модели жидкости Олдройда-Б, Максвелла, второй степени, модели Бургера и Джеффри и т. д. Модели Бургера, Максвелла и Олдройда являются моделями скоростного типа, а модель второй степени относится к дифференциальному типу5. Согласно Тану и др.6 исследовали обобщенное нестационарное течение неньютоновской жидкости второй степени между двумя параллельными пластинами с помощью модели нецелочисленных производных. Недавно Фридрих7 исследовал жидкостную модель обычной жидкости Максвелла с производной дробного порядка, обобщающую функции релаксации и замедления. В более ранних исследованиях Тан и др.8 проанализировали короткую заметку о нецелочисленной жидкости Максвелла с течением нестационарной вязкоупругой жидкости между двумя параллельными пластинами. Нецелочисленная модель вязкоупругой жидкости Максвелла с однонаправленным периодическим потоком жидкости, изученная в работе9. Модель фракционной вязкоупругой жидкости Максвелла в трубе была исследована Инь и др.10. Жидкость типа Брикмана по дробной производной Капуто исследована в [11]. Влияние параметров в обобщенной жидкости второго сорта обсуждается в12. Нецелочисленная порядковая производная Максвелла для первой задачи Стокса изучалась в [13]. Хан и др.14 изучили обобщенный модифицированный закон Дарси с жидкостью Олдройда-Б, чтобы получить точные решения для магнитогидродинамики. Хан и др.15 исследовали жидкостную модель Бюргерса вязкоупругих нецелых чисел при ускоренных потоках. Используя нецелую производную Капуто Фабрицио, изучали теплоноситель второго сорта над колеблющейся перпендикулярной поверхностью, рассмотренной в 16. Исследован тепломассоперенос в жидкости третьего сорта с химической реакцией на растягиваемом листе, закрепленном в пористой среде. Аббас и др.17 исследовали термодиффузию жидкости третьего класса с соотношением Дарси-Форхгеймера на растягиваемом листе. Анализ теплопередачи в производной Атангана–Балеану к ньютоновскому нагреву и конвекционным потокам Капуто–Фабрицио с жидкостями второго сорта исследован в работе18. Недавно, используя нецелую производную Капуто Фабрицио, он исследовал экспоненциальный нагрев и магнитогидродинамический поток жидкости второго сорта в19. Сакиб и др. 20 изучили поток жидкости Джеффри, используя производную Капуто – Фабрицио, и получили точные решения. Раптис и др.21 исследовали МГД-влияние теплового излучения на растягиваемый лист. Влияние теплового излучения на МГД изучено в22. Целью этой статьи является обсуждение анализа обобщенной неньютоновской жидкости второго сорта на магнитогидродинамическое и тепловое излучение с использованием метода дробной производной Капуто – Фабрицио. Что касается термического аспекта, следует принять явление экспоненциального нагрева.