بررسي جريان نانوسيال بر روي صفحه گسترش يافته در حضور ميدان مغناطيسي با شرايط مرزي سرعت لغزشي و همرفت سطحي

Investigation of MHD nano-fluid flow over a stretching surface with velocity slip and convective surface boundary conditions

هدف از نگارش اين مقاله بررسي تحليلي جريان سيال و انتقال حرارت و جرم در جريان سيال سه بعدي آرام پايا هيدروديناميك مغناطيسي بر روي يك صفحه گسترش يافته با شرط مرزي همرفت سطحي به كمك روش آناليز هموتوپي بهينه (OHAM) مي باشد. در اين مساله، بر خلاف شرط بدون لغزش متداول در سطح، شرط مرزي سرعت لغزشي در نظر گرفته شده است. اين مقاله شامل مدل تعادلي غير همگن چهار معادله اي دو مولفه اي است كه در آن تاثيرات نانوسيال به صورت تاثيرات همزمان حركت براوني و انتشار حرارتي در نظر گرفته شده است. معادلات ديفرانسيل جزيي بقايي حاكم (PDE) توسط تبديلات تشابهي مناسب به معادلات ديفرانسيل معمولي (ODE) غير خطي جفت شده شامل معادلات ممنتوم، انرژي و غلظت تبديل خواهد شد. از مقايسه بين نتايج به دست آمده از روش OHAM حاضر و نتايج محققين ديگر مشاهده مي‌شود كه هم‌خواني خوبي بين نتايج وجود دارد. همچنين، تاثير پارامترهاي فيزيكي مختلف جريان بر روي مولفه هاي سرعت سيال، توزيع دمايي و غلظت و همجنين ضرايب اصطكاك پوسته اي در جهات x و y ، عدد ناسلت محلي و عدد شروود محلي مورد بررسي قرار گرفته شده است. اين مطالعه نشان مي دهد كه نانوذرات در سيال پايه پتانسيل خوبي را در راستاي افزايش عملكرد انتقال حرارت همرفتي سيالات مختلفي از خود نشان مي دهند. نتايج نشان مي دهد كه گراديان دماي ديواره با افزايش پارامتر انتشار حرارتي و يا كاهش پارامتر حركت براوني كاهش مي يابد. بعلاوه، عدد شروود محلي بطور معكوس متناسب با پارامتر انتشار حرارتي و نيز مستقيما متناسب با پارامتر حركت براوني مي باشد.

The present article provides an analytical investigation of the fluid flow and heat and mass transfer for the steady laminar MHD three-dimensional nano-fluid flow over a bi-directional stretching sheet with convective surface boundary condition using Optimal Homotopy analysis method (OHAM). In contrast to the conventional no-slip condition at the surface, Navierʹs slip condition has been applied. This paper contains two-component four-equation nonhomogeneous equilibrium model that incorporates the effects of Brownian diffusion and thermophoresis simultaneously. The governing partial differential equations (PDEs) are transformed into highly nonlinear coupled ordinary differential equations (ODEs) consisting of the momentum, energy and concentration equations via appropriate similarity transformations. The current OHAM solution demonstrates very good correlation with those of the previously published studies in the special cases. The influences of different flow physical parameters on all fluid velocity components, temperature distribution and concentration as well as the skin friction coefficients in x and y directions, local Nusselt number and local Sherwood number are tabulated graphically and discussed in detail. This study indicates that nano particles in the base fluid offer potential in increasing the convective heat transfer performance of various liquids. The results show that wall temperature gradient decreases with an increase in thermophoresis parameter or a decrease in Brownian motion parameter. Further, local Sherwood number is inversely proportional to the thermophoresis parameter and also directly proportional to the Brownian motion parameter.