考虑二维\((2D)\)水性CNT在移动的水平厚度的细针上的流动一.细针表面保持恒温\(T_{w}\).移动细针和边界层外流体的速度表示为\(u{w}\)和\(u{\infty}\),并假定为常量。我们还假设纳米流体的热物理性质是恒定的。此外,在能量方程中加入了非线性热辐射和粘性耗散项。轴向坐标x̄圆柱坐标与移动的细针平行,而径向坐标r̄垂直于流动方向,如图所示1.
通过采用通常边界层近似值旁边提到的假设,控制流方程可以写成
$$\开始{aligned}和\frac{\partial}{\parial\bar{x}}(\bar{r}\bar{u})+\frac}\partial/bar{r{}}$$
(1)
$$开始{aligned}和\bar{u}\frac{\partial\bar{u}}{\parial\bar{x}}+\bar{v}\frac{\parlial\bar}}{\ partial\ bar{r}}=\frac}\mu{nf}}{\rho{nf}\bar{r \partial\bar{r}}\biggr),\end{aligned}$$
(2)
$$开始{对齐}和\bar{u}\frac{\partial\bar{T}}{\parial\bar{x}}+\bar{v}\frac{\parlial\bar}}{\ partial\ bar{r}}=\frac{k{nf}}{(\rhoc_{p})_{nf}{r}\frac-{partial}{\frac}{r{\partic}{\bar{r{}}}\biggl(\bar{r}\fra c{\partial\bar{T}}{\parial\bar{r}}\biggr)+\frac{16\sigma{SB}}{3a{r}(\rho c_{p}){nf}}\biggl(\bar{T}^{3}\frac{\part ^{2}\bar{T}}{nf}}{(\rho c{p})_{nf}}\biggl(\frac{的}\biggr)^{2}。\结束{对齐}$$
(3)
受影响的边界条件为
$$\开始{aligned}&\bar{u}\bigl(\bar{x},\bar{r}=r(\bar}x})\bigr)=\bar{u}_{w} ,\qquad\bar{T}\bigl(\bar{x},\bar{r}=r(\bar}x})\bigr)=\bar{T}(T)_{w} ,\qquad\bar{v}\bigl(x,\bar{r}=r(\bar{x})\bigr)=0,\end{aligned}$$
(4)
$$\开始{aligned}&\bar{u}\to\bar{u}_{\infty},\qquad\bar{T}\to\bar{T}(T)_{\infty}\quad\text{as}\bar{r}\to\infty,\end{aligned}$$
(5)
哪里ū和v̄是递增方向的速度分量x̄和r̄分别为,\(R(x)\)显示细针表面的形状,T̄是纳米流体的尺寸温度,\(\mu_{nf}\),\(\rho_{nf}\),\((\ rho c _{p})_{nf}\)、和\(k{nf}\)表示纳米流体的有效动态粘度、密度、有效热电容和有效导热系数,定义如下:
$$\begin{aligned}&\mu_{nf}=\frac{\mu__{bf}}{(1-\phi)^{2.5}},\qquad(\rhoc_{p}){nf}=(\rho c_{p{})_{bf}(1-\ phi)+(\rho-c_{p})\{CNT}}\phi,\end{alinged}$$
(6)
$$开始{对齐}&(\rho){nf}=\rho{bf}(1-\phi)+\rho_{CNT}}\phi,\qquad k_{nf}=压裂{(1-\ phi)+2\phi(压裂{k_{CNT}}{k_CNT}-k_{bf{})-\phi)+2\phi(\frac{k{bf}}{k{CNT}-k{bf}})\ln。\结束{对齐}$$
(7)
介绍变量
$$\xi=\frac{\bar{U}\bar{r}^{2}}{\nu_{bf}\bar}x}},\qquad\psi=\nu_{bf}\bar{x} 克(\xi),\qquad\theta=\frac{\bar{T}-\bar{T}(T)_{\infty}}{\bar{T}(T)_{w} -\bar(巴){T}(T)_{\infty}}$$
(8)
哪里ψ表示定义的流函数,以便\(\bar{u}=\frac{1}{\bar{r}}\frac}\partial\psi}{\partial \bar{r}}\)和\(\bar{v}=-\frac{1}{\bar{r}}\frac}\partial\psi}{\partial \bar{x}}\),\(g(\xi)\)表示无量纲流函数,ξ是相似性变量,θ表示无量纲温度分布,下标核燃料和高炉分别表示纳米流体和基础流体,\(\bar{U}=\bar{U}_{w}+\bar{u}_{\infty}(0)表示复合速度。通过设置\(\xi=a\)在等式中(8)我们得到\(R(\bar{x})=(\frac{a\nu_{bf}\bar{x}}{\bar{U}}).
方程式(1)等式同样满足(8),而公式(2)–(5)产量
$$\begin{aligned}和2\bigl(\xi g“”+g“”\bigr)+(1-\phi)^{2.5}\biggl(1-\ph+\phi\frac{\rho_{CNT}}}}{\rho{bf}}}}\bigbr)gg“”=0,\end{alinged}$$
(9)
(10)
$$\begin{aligned}&g(a)=\frac{a}{2}\varepsilon,\qquad g'(a)=\frac{\varepsilon}{2{,\quad g`(\xi\to\infty)\ to \frac{1-\varepsiolon}{2]。\结束{对齐}$$
(11)
在这里ε表示速比参数,Ec公司是埃克特数,\(\theta{r}\)是加热参数,Pr是普朗特尔数,ϕ是纳米颗粒的固体体积分数,以及\(N_{r}\)是辐射参数。这些物理参数定义为
$$\开始{aligned}&\varepsilon=\frac{\bar{u}_{w} }{\bar{U}},\qquad Ec=\frac{\bar}^{2}}{(c{p})_{bf}(\bar{T}(T)_{w} -\bar{T}(T)_{\infty})},\qquad\theta{r}=\frac{\bar{T}(T)_{w} }{\bar{T}(T)_{\infty}},\\&\Pr=\frac{\nu_{bf}}{k_{bf2}}(\rhoc_{p}){bf{},\qquad N_{r}=\frac{a{r}}k_{bf}}}{4\sigma_{SB}}\bar{T}(T)_{\infty}^{3}}。\结束{对齐}$$
(12)
局部表面摩擦系数的表达式\((C_{fx})\)和当地的努塞尔数\((数字{x})\)由提供
$$\开始{aligned}和C_{fx}(\operatorname{回复}_{x} )^{0.5}=\压裂{8a^{0.5}克“”(a)}{(1-\phi)^{5/2}}\quad\text{和}\\&Nu_{x}(\operatorname{回复}_{x} )^{-\frac{5}{2}}=-2a^{0.5}\biggl(\frac的)$$
哪里\(\操作员姓名{回复}_{x} =\压裂{\bar{U} x个}{\nu_{bf}}\)是当地的雷诺数。