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Dec 14, 2023

ARTÍCULO RETIRADO: Optimización de energía solar en solar

Informes científicos volumen 12,

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 11484 (2022) Citar este artículo

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Este artículo fue retractado el 09 de mayo de 2023

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En calefacción solar, ventilación y aire acondicionado (HVAC), las comunicaciones están diseñadas para crear nuevos modelos matemáticos 3D que abordan el flujo de nanofluidos híbridos de Sutterby giratorios expuestos a asientos resbaladizos y expandibles. La investigación de la transmisión de calor incluyó efectos tales como nanopartículas de óxido de cobre y grafeno, así como flujos radiativos térmicos. El efecto de la energía de activación se utilizó para investigar la transferencia de masa con la concentración de fluidos. Las restricciones de contorno utilizadas fueron la velocidad de Maxwell y el deslizamiento de temperatura de Smoluchowksi. Con la utilización de cambios de ajuste, las ecuaciones diferenciales parciales (EDP) para impulso, energía y concentricidad pueden reducirse a ecuaciones diferenciales ordinarias (EDO). Para abordar las EDO adimensionales, se empleó la técnica numérica de la caja de Keller de MATLAB. El óxido de grafeno cobre/aceite de motor (GO-Cu/EO) se tiene en cuenta para abordar el análisis de rendimiento del estudio actual. Los atributos físicos, por ejemplo, el coeficiente de arrastre de la superficie, el movimiento del calor y el intercambio de masa se procesan matemáticamente y se muestran como tablas y figuras cuando se varían numerosos factores diversos. El campo de temperatura se ve reforzado por un aumento en la fracción de volumen de las nanopartículas de óxido de cobre y grafeno, mientras que el campo de fracción de masa se ve reforzado por un aumento en la energía de activación.

Los investigadores se han concentrado en la medición de nuevas energías para cumplir con los requisitos y necesidades de las empresas en este período. Los investigadores están interesados ​​en desarrollar algunos dispositivos con la mayor tasa de calentamiento y enfriamiento. Estos podrían ahorrar y mantener una eficiencia energética óptima. Además, la transmisión de calor deficiente y la conducción del líquido base que fluye tienen un impacto en el rendimiento y la operación de los colectores solares. Se han realizado muchos esfuerzos a este respecto para mejorar las características térmicas de los líquidos base. La energía solar es la fuente de energía renovable procedente del sol para aplicaciones industriales como la generación de electricidad1,2,3, la calefacción4,5,6, la refrigeración7,8,9 y la desalinización10,11,12. Los beneficios de la tecnología de energía solar son que este tipo de energía es ilimitada, limpia y no tiene combustible para quemar. Los tipos más comunes de energía solar son los sistemas fotovoltaicos (PV)13,14,15, las células solares de película delgada16,17,18, las plantas de energía solar19,20 y la calefacción solar pasiva21,22. Las aplicaciones fotovoltaicas se reportaron en el campo de las telecomunicaciones23, agricultura24, uso con ganado/ganado25, alumbrado público26 y electrificación rural27. El uso de celdas solares de película delgada se encontraba en los techos de los edificios institucionales y comerciales28, granjas solares29, tráfico de energía30 y generación de vapor solar31. La calefacción solar pasiva se implementa en espacios de circulación como vestíbulos, pasillos y salas de descanso que permiten a los ocupantes evitar el sol.

HVAC significa calefacción, ventilación y aire acondicionado, mientras que AC se define como acondicionamiento. AC está diseñado para enfriar el aire y controlar la humedad en la casa y fue inventado por Willis Carrier en 190232. Además, el propósito principal del sistema HVAC para edificios residenciales33,34 y comerciales35,36 es proporcionar un modo de calefacción en el invierno y enfriamiento modo en el verano. Este sistema también filtra humo, olores, polvo, bacterias en el aire, dióxido de carbono y otros gases nocivos para mejorar el aire interior37,38. Además, el sistema HVAC actúa como controlador de humedad del aire en interiores39,40. Mientras tanto, el sistema HVAC alimentado por energía solar se conoce como solar-HVAC (S-HVAC), donde se instala mediante paneles fotovoltaicos para capturar la luz solar y convertirla en electricidad. John Hollick es uno de los innovadores de S-HVAC y patentó el método y el aparato para enfriar el aire de ventilación de un edificio41. El panel solar fotovoltaico está conectado al HVAC para convertir la energía solar en electricidad para alimentar todas las partes responsables del modo de calefacción o refrigeración en el HVAC. Los beneficios del sistema S-HVAC, en lugar del HVAC tradicional, son facturas de servicios públicos más bajas, preservación del medio ambiente y facilidad de instalación. Los sistemas HVAC tienen partes móviles como ventiladores y bobinas vibratorias que a menudo se rompen, mientras que S-HVAC tiene menos partes móviles y estos sistemas tienen menos riesgos de rotura.

Entre los diversos recursos renovables que pueden colocarse prácticamente en cualquier parte del mundo, la energía solar promete ser la principal tecnología para la transición hacia un suministro de energía descarbonizado. La eficacia de un sistema fotovoltaico (PV) es directamente proporcional a la cantidad de energía solar disponible. Muchos gobiernos ven las energías renovables y las medidas de conservación de energía como un método viable para reducir el consumo de carbón. Los principales dispositivos solares que pueden convertir la luz solar en electricidad son los sistemas fotovoltaicos y la energía solar concentrada (CSP). La CSP concentra la radiación solar para aumentar la temperatura de un fluido de trabajo, y este fluido impulsa un motor térmico y un generador eléctrico. La CSP genera corriente alterna (CA), que tiene una alta tasa de distribución en la red eléctrica. Además, la fotovoltaica recoge la luz solar a través del efecto fotoeléctrico para generar electricidad en forma de corriente eléctrica continua (CC). La CC generada por el sistema fotovoltaico luego se transforma en CA a través de los inversores para garantizar que la electricidad se distribuya en la red eléctrica. La CSP almacena energía mediante el uso de tecnologías de almacenamiento de energía térmica (TES) y no está sujeta a restricciones climáticas: esto significa que la CSP se puede utilizar en todo momento (día nublado, durante la noche, poca luz solar, etc.) para generar electricidad. Por otro lado, el sistema fotovoltaico solo almacena energía térmica baja en comparación con la CSP, ya que solo usa una batería en lugar de la tecnología de almacenamiento como TES. Por lo tanto, la CSP tiene más cualidades que la fotovoltaica al realizar eficiencias más notables, costos de especulación más bajos, brinda un límite de capacidad cálida y una capacidad de actividad de combinación superior con diferentes energías para satisfacer la necesidad de carga base alrededor del tiempo de la tarde42.

El colector solar cilindroparabólico (PTSC, por sus siglas en inglés) es un tipo de sistema de CSP que se ha utilizado de manera competente en el calentamiento de agua43,44, el aire acondicionado45,46 y los aviones solares47,48,49,50,51. El PTSC consta de un reflector con una superficie reflectante (espejo de forma parabólica) y un receptor. El reflector recoge la radiación solar incidente y la refleja sobre un receptor situado en la línea focal de la parábola. El fluido de trabajo en el interior del receptor absorbe el calor de la radiación solar, provocando un aumento de la temperatura del fluido. Finalmente, se genera vapor sobrecalentado a alta presión a partir de este fluido de trabajo en un generador de turbina de vapor de recalentamiento convencional para producir electricidad. El fluido en funcionamiento en PTSC debe tener las siguientes características: (a) potencial térmico y conductividad térmica excesivos, (b) crecimiento térmico bajo y viscosidad ocasional, (c) fuerte carga de propiedades térmicas y químicas, (d) carga mínima de interés corrosivo y (e) baja toxicidad52. Uno de los fluidos operativos más simples en PTSC es el nanofluido innovador denominado nanofluido híbrido y está listo para sumergir nanopartículas específicas dentro del fluido de base equivalente. Por lo tanto, existen estudios recientes sobre el nanofluido híbrido como fluido de trabajo en PTSC instalado en aviones solares47,48,49,50,51, y cuando PTSC está equipado con turbuladores53,54,55,56,57,58. Los siguientes tipos de nanofluidos de hibridación se implementaron en el avión solar PTSC: nanofluido híbrido Casson47, nanofluido híbrido Reiner Philippoff48,49 y nanofluido híbrido hiperbólico tangente50,51. Mientras tanto, un turbulador es una herramienta que transforma una capa límite laminar en una capa límite turbulenta para optimizar la transferencia de calor. Por lo tanto, se informaron varios patrones de turbuladores insertados en el PTSC, como turbulador simple torcido53, obstáculos que actúan como turbulador54, turbulador de varilla con aletas55, dos cintas torcidas que actúan como turbulador56, aletas axiales helicoidales internas como turbulador57 y turbulador cónico58.

Cuando se trata de reglas termodinámicas, la segunda ley de la termodinámica es mucho más confiable que la primera debido a sus límites de eficiencia en la transmisión de calor en aplicaciones industriales. Esta segunda ley se aplica para reducir la irreversibilidad de las construcciones térmicas. La irreversibilidad se observa en una variedad de aparatos termofluídicos, incluidos los solares térmicos, los separadores de aire y los reactores, y esa pérdida de competencia está totalmente interrelacionada con ella. Esta irreversibilidad generada está determinada por la tasa de producción de entropía. La extinción de la energía funcional se mide por la generación de entropía. La irreversibilidad generada por cualquier sistema crea entropía continua, que eviscera la energía funcional requerida para ejecutar el trabajo. Tal pérdida de energía podría ser producida por el transporte de calor por flujos convectivos, conductivos y radiativos. Además, los campos magnéticos, la flotabilidad y la fricción de fluidos contribuyen a la generación de entropía. Como resultado, se requiere minimizar la generación de entropía para que diversos equipos térmicos adquieran una cantidad óptima de energía. El grado de generación de entropía en el nanofluido cruzado se ve afectado por la expansión de nanomateriales dobles en el líquido base. Se ha examinado el nanofluido de raza cruzada no newtoniana fuertemente influenciado por la edad de la entropía, donde este tipo de nanofluido contiene los siguientes nanomateriales dobles y fluido base: Cu-Al2O3/H2O59,60,61,62,63,64,65, Cu -Al2O3/EG66, Cu-Ag/EG67,68, Cu-TiO2/H2O69,70, Cu-Ag/H2O71, Cu-Go/H2O72, Cu-Ti/H2O, CuO-TiO2/H2O y C71500-Ti6Al4V/H2O73 , Cu-Fe3O4/EG74, Cu-CuO/sangre75, Ag-MgO/H2O76, Ag-Gr/H2O77, CuO-TiO2/EG78, Fe3O4–Co/queroseno79, MWCNT-Fe3O4/H2O80 y MWCNT-MgO/H2O81. Se informaron las propiedades térmicas del nanofluido híbrido sobre una superficie curva elástica59, hoja de estiramiento61,63,70,74,78, disco64, disco de estiramiento62 y cuña79. Además, se investigó el flujo de un nanofluido híbrido en una cavidad en las siguientes condiciones: cavidad cuadrada68, cavidad porosa abierta69 y cavidad ventilada de forma compleja81. Se ha realizado la investigación de un flujo híbrido de nanofluidos a través de un canal66 y un microcanal73,77, donde estos canales rotan66, se colocan verticalmente73 y se recargan77. El flujo de un nanofluido híbrido en un recinto fue estudiado por Alsabery et al.60, Ghalambaz et al.65 y Abu-Libdeh et al.76. Alsabery et al.60 implementaron el recinto ondulado que contiene los bloques sólidos internos, mientras que Ghalambaz et al.65 consideraron una cavidad cerrada con partes verticales y horizontales en su modelo fluido. Por otro lado, Abu-Libdeh et al.76 seleccionaron un recinto poroso con una geometría trapezoidal donde este tipo de geometría se utiliza con fines de enfriamiento en el nanofluido híbrido. Mientras tanto, Xia et al.67 y Khan et al.72 desarrollaron el modelo de flujo de fluidos delimitado por dos marcos paralelos giratorios. El análisis de calor del flujo peristáltico de nanofluidos híbridos dentro de un conducto fue estudiado por McCash et al.71. La bomba electroosmótica está involucrada en el flujo híbrido de nanofluidos estudiado por Munawar y Saleem75, con calentamiento óhmico. Shah et al.80 eligieron un anillo poroso para estudiar las características de un modelo de nanofluido híbrido.

Los modelos de fluidos no newtonianos son mucho más diferentes que los de los fluidos newtonianos. Los valores de tensión para fluidos no newtonianos son funciones no lineales frente a deformación, límite elástico o viscosidad dependiente del tiempo. Ejemplos de este tipo de fluidos son Casson fluid82,83,84,85,86, Maxwell fluid87,88,89,90,91, nanofluid (incluyendo también carcasa híbrida)47,48,49,50,51,52,53, 54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78, 79,80,81, etc. El modelo de fluido de Sutterby es un tipo de fluido no newtoniano92 y describe la viscosidad de soluciones de polímeros diluidos93. Las soluciones de polímeros se han aplicado en fenómenos o productos industriales relacionados, como flujos turbulentos en tuberías94,95, estabilidad de chorros de polímeros96,97 y mejora de la recuperación de petróleo98,99. Sohail et al.100 y Raza et al.101 han explorado la transferencia de calor y masa dentro del flujo de nanofluido magnetohidrodinámico (MHD) Sutterby sobre un cilindro estirado, con el impacto de la conductividad térmica estructurada por temperatura. La bioconvección del flujo de fluido de Sutterby se informó cuando este fluido fluye a través de la cuña102 y entre dos discos giratorios103. Gowda et al.104, Yahya et al.105 y Khan et al.106 incorporaron el modelo de flujo de calor de Cattaneo-Christov en su modelo matemático de fluidos de Sutterby para archivar propiedades térmicas efectivas. El modelo de flujo de calor de Cattaneo-Christov se desarrolló cuando el fluido estaba limitado por un disco giratorio104, una superficie plana105 y una cuña106. El efecto de la generación de entropía y la energía de activación fueron considerados por Hayat et al.107. En contraste, El-Dabe et al.108 incorporaron los límites del campo atractivo, la respuesta compuesta, los medios permeables, la radiación de calor, la diseminación pegajosa y la presión de pareja. Parveen et al.109, Arif et al.110, Jayadevamurthy et al.111, Nawaz112 y Waqas et al.113 investigaron el rendimiento térmico del modelo de fluido de Sutterby con la presencia de varias nanopartículas híbridas. El fluido base que se ha seleccionado ha sido sangre109,110, agua111 y etilenglicol112,113. Estos investigadores109,110,111,112,113 implementaron las nanopartículas duales en su nanofluido híbrido de Sutterby, concretamente como: (i) Au y Al2O3109, (ii) CuO y Al2O3110, (iii) Cu y SiO2111, (iv) MoS2 y SiO2112, y (v) primero el fluido contenía SiO2 y SWCNT, y el segundo fluido usaba MoS2 y MWCNT113.

El objetivo de este estudio es observar un fluido híbrido de Sutterby que viaja a lo largo de una superficie elástica con nanopartículas de óxido de cobre y grafeno. Los siguientes son los puntos principales del estudio actual:

El efecto de las nanopartículas fuertes ultrafinas (óxido de cobre y grafeno) en el fluido híbrido de Sutterby aún no se ha contemplado.

En la literatura existente, no se ha construido ni explorado ningún tipo de nanofluido de Sutterby en 3D.

Los resultados de las situaciones de límite resbaladizo de velocidad de Maxwell y de límite resbaladizo de calor de Smoluchowski en nanofluidos híbridos que impactan en un piso extensible aún están por investigarse.

El siguiente es un resumen de la estructura del documento.

El modelo de gobierno se creó sobre la premisa de una capa límite.

Las PDE de control se convierten en ODE utilizando la transformación de similitud adecuada.

Las ODE están adaptadas a un uso de primer orden y resuelto del método numérico del contenedor de Keller incluido en MATLAB.

Las porciones físicas junto con los poros y el factor de fuerza de arrastre y el número de Nusselt se deciden matemáticamente y se demuestran en tablas.

Los elementos de velocidad, temperatura y conciencia del modelo matemático se calculan numéricamente y se representan dentro de la forma de las figuras.

El modelo gráfico se presenta en la Fig. 1, y las características del modelo matemático propuesto son las siguientes:

Modelo 3D (como en la Fig. 2), donde los ejes \(x\)- y \(y\)- contienen planos, donde la región de flujo de fluido del eje \(z\) está en el tercer eje \(z\ge 0 \).

El fluido gira a lo largo del eje \(z\), lo que demuestra que este eje actúa como el eje de rotación del fluido en rotación. Este fluido tiene una velocidad angular \(\Omega\).

El fluido involucrado en este modelo es el fluido Sutterby incompresible, que fluye sobre una superficie extensible. Esta superficie está ubicada en el plano \(xy\).

Se investiga el efecto de deslizamiento de velocidad de Maxwell114, agregando el componente de estiramiento \({u}_{w}=dx\), junto con la longitud de deslizamiento \(\frac{2-{\sigma }_{v}}{ {\sigma }_{v}}{\lambda }_{0}{U}_{z}\).

Se suma el deslizamiento de temperatura de Smoluchowski115, implementando el término \(\frac{2-{\sigma }_{T}}{{\sigma }_{T}}\left(\frac{2r}{r+1} \right)\frac{{\lambda }_{0}}{{P}_{r}}{T}_{z}\).

La temperatura superficial y la concentración se denotan por \({T}_{w}\) y \({C}_{w}\), respectivamente. Mientras tanto, \({T}_{\infty }\) y \({C}_{\infty }\) representan la temperatura ambiente y la concentración.

El modelo gráfico del problema actual.

Chat esquemático del procedimiento KBM.

Las propiedades físicas del nanofluido híbrido de Sutterby se presentan en la ecuación. (1). La viscosidad dinámica, la densidad, el calor preciso y la conductividad térmica del nanofluido híbrido se indican mediante \({\mu }_{hnf}\) \({\rho }_{hnf}\), \({\alpha }_{ hnf}\), \((\rho {C}_{p}{)}_{hnf}\) y \({k}_{hnf}\), respectivamente.

Un tensor de tensión de Cauchy para líquido de Sutterby se presenta como116

donde \(p\), \(I\) y S constituyen la presión, el tensor de identificación y el tensor de deformación adicional, respectivamente. Posteriormente, S en la Ec. (2) se da como

donde en \({\mu }_{0}\) es 0 la viscosidad de la tasa de corte, y \(E\) es una constante de tiempo del material. En la ecuación. (3), el segundo tensor de tensión invariante \(\dot{\gamma }\) y el tensor de Rivilian-Erikson de orden primario \({A}_{1}\) se interpretaron en las Ecs. (4) y (5), respectivamente.

Los valores de \(m\) determinan las categorías de fluidos, donde fluido newtoniano cuando \(m=0\), pseudoplástico (adelgazamiento por corte) cuando \(m>0\) y dilatante (engrosamiento por corte) cuando \(m <0\). Además, el campo de velocidad del fluido se toma como \(V=[u(x,y,z),v(x,y,z),w(x,y,z)]\).

Bajo la restricción establecida anteriormente, las ecuaciones modeladas están premeditadas por117:

Las ecuaciones (6)–(10) están controladas por las siguientes condiciones de contorno:

En la ecuación. (9), se añade la aproximación de Rosseland118:

donde en \({\sigma }^{*}\) y \({\kappa }^{*}\) representan Stefan-Boltzmann consistente e implican coeficiente de absorción, respectivamente.

Se han seleccionado las transformaciones119 apropiadas, como se muestra en (13):

Las transformaciones (13) se implementan para adimensionalizar el primer modelo matemático (6)–(10), junto con (12). Como resultado, se han producido las siguientes formas:

Después de implementar (13) en (11), los BC adimensionales son:

Los parámetros gobernantes adimensionales finales en (14)–(17) se han derivado como

donde \({B}_{1}\), \({B}_{2}\), \({B}_{3}\) y \({B}_{4}\) son constantes120 como a continuación:

Las propiedades termofísicas de las nanopartículas de óxido de cobre y grafeno120,121 se han tabulado en la Tabla 1.

Los coeficientes de fricción de la piel en los ejes horizontal \(x\)- y vertical \(y\)- se muestran en la ecuación. (21). De la ecuación. (21) también, \({\tau }_{xz}\) y \({\tau }_{yz}\)122 se expresan en la ecuación. (22).

Finalmente, los coeficientes de arrastre superficial se derivan como:

El coeficiente de transferencia de calor dimensional122 se expresa en la ecuación. (24), donde el flujo de calor \({q}_{w}\) se muestra en la ecuación. (25).

De las Ecs. (24), (25), se obtiene el número de Nusselt adimensional:

El número de Sherwood y el flujo másico se dan en las Ecs. (27) y (28), respectivamente.

Después de la manipulación de la Ec. (28) en la ecuación. (27), La forma adimensional del coeficiente de transferencia de masa es

Se selecciona el método de la caja de Keller (KBM)123 como la técnica numérica actual para realizar las soluciones de las ODE (14)–(17), junto con las BC (18). La codificación de KBM está integrada en el software MATLAB, en el que el diagrama de flujo de la técnica KBM se muestra en la Fig. 2. El método numérico actual aplica un esquema de distinción finita, que es una técnica de colocación de orden 4 y se ejecuta en la parte posterior. de KBM MATLAB. El problema diferencial no lineal mencionado anteriormente, es decir, las Ecs. (14)–(17) seguida de la condición de punto final proporcionada por la ecuación. (18) se resuelve utilizando el método de la caja de Keller.

Conversión de ODE

Las ecuaciones antes mencionadas se convierten en un nuevo y sofisticado sistema acoplado de primer orden:

Discretización de dominios y ecuaciones en diferencias

Asimismo, se representa la discretización del dominio en el plano \(x-\beta\). A la vista de esta web, los puntos netos son \({\beta }_{0}=0,{\beta }_{j}={\beta }_{j-1}+{h}_{j}, j=\mathrm{0,1},\mathrm{2,3}...,J,{\beta }_{J}=1\) donde, \({h}_{j}\) es el Numero de pie. Formulación de diferencias centrales relacionadas en el punto medio \({\beta }_{j-1/2}\)

método de newton

Las ecuaciones (29) a (37) se linealizan usando la técnica de linealización de Newton

Bloque estructura tridiagonal

El modelo matemático lineal ahora tiene la forma tridiagonal del bloque, escrita

dónde

donde el tamaño total de la matriz de bloque-triángulo A es J × J y el tamaño de bloque del supervector es 9 × 9. Implementación del método de descomposición LU para resolver Δ. Un tamaño de malla de hj = 0,01 se considera adecuado para la evaluación matemática, y la diferencia entre las iteraciones actuales y anteriores para la precisión necesaria se ha establecido en \(1{0}^{-6}\).

El análisis comparativo de los valores numéricos del coeficiente de fricción de la piel \(-{f}^{{\prime}}{{\prime}}}(0)\), se tabulan en la Tabla 2. La comparación se realiza con el investigadores anteriores117,124, con los diversos valores del parámetro giratorio \(\lambda\). Sin embargo, otros parámetros se han mantenido en cero, como el parámetro de consistencia, los números de Reynolds, Deborah y la velocidad resbaladiza (\(N={R}_{\eta }={D}_{\eta }={\Gamma }_{1 }=\) 0). Además, se fija \({B}_{1}={B}_{2}\) para obtener este análisis comparativo. De la Tabla 2, está claro que la precisión de los resultados actuales es bastante alta. Por lo tanto, el esquema numérico KBS actual es bastante confiable, auténtico y aceptable para cálculos posteriores.

Este segmento muestra y analiza el impacto de diversos parámetros en el factor de fricción del piso, el valor de Nusselt, la velocidad, la energía y los contornos de concentricidad con el uso de tablas y figuras. En el caso de límites separados, la Tabla 3 pretende reflejar el efecto de los factores de fricción de la pared \(C{f}_{x}\) y \(C{f}_{y}\) de acuerdo con la tabla, los cambios dentro de la lista de conducta de regulación de potencia \(N\), el número de Reynolds \({R}_{\eta }\), Deborah \({D}_{\eta }\), el límite del pivote y el deslizamiento de velocidad causan una disminución dentro del coeficiente de superficie de arrastre a lo largo de la orientación \(x-\), sin embargo, una expansión cuando el límite de deslizamiento de velocidad \({\delta }_{1}\) llega al siguiente nivel. Esto es físicamente ya que tanto el número de Reynolds \({R}_{\eta }=\frac{d{x}^{2}}{\nu }\) como el número de Deborah \({D}_{\eta }=\frac{{a}^{2}{d}^{2}}{\nu }\) depende de la viscosidad del nanofluido y sigue que la fuerza de fricción disminuye. \(C{f}_{y}\) asciende debido a expansiones en \(N\) y \({\Gamma }_{1}\) pero cae a la luz de un incremento en sus valores. Esto se debe a que al aumentar el deslizamiento de rapidez \({\Gamma }_{1}=\frac{2-{\sigma }_{v}}{{\sigma }_{v}}{\lambda }_{0} \sqrt{\frac{d}{v}}\) aumenta la velocidad de reacción y se produce este efecto. Se espera que la Tabla 4 examine los tipos de cambio de calor y masa para varias variables adimensionales. Se encuentra que cuando el límite de radiación \({R}_{\delta }\) y el número de Prandtl \({P}_{r}\) se modifican, el número de Nusselt mejora, sin embargo, se devalúa a medida que la temperatura desciende \( {\ Gama }_{2}\). Esto se debe a que la presencia de radiación de calor aumenta la energía térmica almacenada y luego comienza a liberarla a través de las moléculas de nanofluidos, lo que mejora la tasa de transferencia de calor mutua, lo que a su vez aumenta el número de Nusselt. La tasa de intercambio de masa aumenta cuando \({R}_{\delta }\), la tasa de respuesta de la sustancia, el número de Schmidt \(Sc\), el límite de contraste de temperatura y el valor fijo constante \(n\) aumentan, pero se reduce cuando \ ({P}_{r}\), el calor resbaladizo \({\Gamma }_{2}\) y la energía de promulgación \(E\) disminuyen.

El impacto de \({R}_{\eta }\) en \({f}^{{\prime}}(\eta )\) se representa en la Fig. 3. \({R}_{\eta }\) decide si la conducta es laminar o tempestuosa en el nivel actual. El número de Reynolds es la relación entre el poder de inercia y el poder pegajoso. Vale la pena señalar que cuanto mayor sea el número de Reynolds, mayor será el poder de inercia sobre el poder pegajoso, mayor será la consistencia y menor el campo de movimiento. De hecho, aumentar la fracción de volumen de las nanopartículas reduce la fijación de líquidos, disminuye el espesor del líquido y aumenta la inactividad. Finalmente, un componente significativo en la disminución del campo de rapidez. La Figura 4 muestra el impacto de \({D}_{\eta }\) en \({f}^{{\prime}}(\beta )\). Físicamente, los valores de Deborah más pequeños hacen que el material opere más libremente, lo que da como resultado un flujo de viscosidad newtoniana. Con el aumento de las cantidades de Deborah, el efecto entra en la zona de no newtonianismo, con mayores índices de elasticidad y un comportamiento de tipo sólido. Cuanto mayor sea la cantidad de Deborah, mayor será el efecto de viscosidad. Los valores de Deborah distinguen entre sólidos líquidos y propiedades de fluidos a nivel físico. A medida que \({D}_{\eta }\) aumenta, el fluido cambia de fluido a sólido. La sustancia se comporta como un líquido para menor \({D}_{\eta }\) y como un sólido para mayor \({D}_{\eta }\). A medida que \({D}_{\eta }\) aumenta, el comportamiento del fluido, como el espesamiento por cizallamiento, se vuelve más difícil de fluir a través de la superficie, lo que reduce \({f}^{{\prime}}\left(\beta \right )\). El comportamiento del exponente de la ley de potencia \(M\) en \({f}^{{\prime}}\left(\beta \right)\) (Fig. 5). Cuando se aplica una fuerza de corte, \(N\) afecta la viscosidad del nanofluido. Las letras \(N\) representan adelgazamiento por cizallamiento fluido y newtonianismo. Las variaciones positivas en \(N\) aumentan la viscosidad (espesor de corte) y disminuyen la velocidad del fluido que fluye a través de una superficie dúctil, por lo tanto, tenga cuidado. Físicamente, el cizallamiento más grueso ocurre como resultado de una fracción de volumen más grande de nanomoléculas, un aumento en la viscosidad del fluido y una reducción en la rapidez del fluido \({f}^{{\prime}}\left(\beta \right)\) . La relación entre el parámetro de rotación y \({f}^{{\prime}}\left(\beta \right)\) se muestra en la Fig. 6. El tamaño fraccional de las nanomoléculas de oro se magnifica, lo que reduce \({f }^{{\prime}}\left(\beta \right)\) y el espesor de la capa límite de impulso. Una alteración en \({f}^{{\prime}}\left(\beta \right)\), actúa como un espesamiento por corte. Cuando el par aumenta, esto provoca que se desarrollen cambios incrementales en la viscosidad del fluido, la rapidez del nanofluido disminuye. El efecto de \({R}_{\eta }\) sobre \(g\left(\beta \right)\) se representa en la Fig. 7. En oposición a la influencia de la viscosidad, \({R}_{ \eta }\) enfatiza la relevancia del efecto de inercia. La consistencia del líquido disminuye y la velocidad del líquido \(g\left(\beta \right)\) disminuye cuando \({R}_{\eta }\) se expande. La motivación detrás de la Fig. 8 es enfatizar la característica de \({D}_{\eta }\) en \(g(\beta )\). Las potencias más gruesas que calman la velocidad del líquido llevaron a una expansión en \({D}_{\eta }\). El líquido se comporta exactamente como una dilatación por cizallamiento debido a un cambio constante en \({D}_{\eta }\). Es intrigante ver cómo el aumento de la cantidad de nanomoléculas influye en el espesor del líquido mientras lo reduce. Físicamente, aumentar la cantidad de partículas de nanoestructura mejora la consistencia del líquido, reduce la velocidad del líquido y \(g(\beta )\). La figura 9 muestra el impacto de \({\Gamma }_{1}\) en \({f}^{{\prime}}\left(\beta \right)\). Una amplificación de \({\Gamma }_{1}\) disminuye el valor de \({f}^{{\prime}}\left(\beta \right)\). En el estado de restricciones de límite resbaladizo, la velocidad de la placa y el líquido no son equivalentes en la placa, provocando una disminución de la velocidad del líquido y una velocidad decreciente. La Figura 10 muestra una representación de \(g(\beta )\). Esto se debe físicamente a que el líquido cerca de la capa límite es más viscoso debido a la acumulación de partículas cerca de la superficie, lo que reduce la velocidad y aumenta cuanto más se aleja de la capa límite. Otro concepto importante es que a medida que crece el porcentaje de nanopartículas en el líquido base, se reduce el espesor del líquido, lo que facilita su desplazamiento a través de una placa extensible. La ampliación en la parte de volumen de las nanomoléculas construye un líquido y disminuye la velocidad del líquido y \(g(\beta )\).

Influencia de \({R}_{\eta }\) en \({f}^{{\prime}}\).

Impacto de \({D}_{\eta }\) en \({f}^{{\prime}}\).

Impacto de \(N\) en \({f}^{{\prime}}\).

Efecto de \(\lambda\) sobre \({f}^{{\prime}}\).

Impacto de \({R}_{\eta }\) en \(g\).

Efecto de \({D}_{\eta }\) sobre \({f}^{{\prime}}\).

Efecto de \({\Gamma }_{1}\) sobre \({f}^{{\prime}}\).

Impacto de \(\lambda\) en \(g\).

La Figura 11 pretende representar \({R}_{\delta }\) actuando en \(\theta (\beta )\). \({R}_{\delta }\) es la mayor parte de las reglas de transferencia de calor en términos de física. Es comúnmente conocido que la amplificación en \({R}_{\delta }\) hace que aumente la tasa de transferencia de calor. Se debe a que una mejora en \({R}_{\delta }\) reduce el factor de absorción promedio, lo que resulta en una amplificación en \(\theta (\beta )\). Prácticamente, un aumento en el tamaño de las nanomoléculas emparejadas con \({R}_{\delta }\) mejora la conducción térmica del fluido, impulsando \(\theta (\beta )\). El efecto de \({P}_{r}\) sobre \(\theta (\beta )\) se representa en la Fig. 12. Cuando \({P}_{r}\) es pequeño, el calor se difunde rápidamente en comparación con la velocidad (momento), y viceversa cuando \({P}_{r}\) es grande. Además, debido a la amplificación en \({P}_{r}\), el espesor de la capa límite térmica disminuye \(\theta (\beta )\). Esto se debe físicamente a la relación inversa entre el número de Prandtl y la difusividad térmica, ya que la falta de difusividad térmica se produce como resultado de la baja conducción térmica y, por lo tanto, mejora el número de Prandtl, que funciona para aumentar la temperatura dentro del nanolíquido. El vínculo entre \({\Gamma }_{1}\) y la temperatura se ve en la Fig. 13. Una ampliación de \({\Gamma }_{1}\) reduce el espacio entre la superficie y el calor circundante, transportando menos temperatura de una placa a un líquido y, debido a la disminución del calor de un fluido.

Influencia de \({R}_{\eta }\) sobre \(\theta\).

Influencia de \({P}_{r}\) sobre \(\theta\).

Impacto de \({\Gamma }_{2}\) en \(\theta\).

La Figura 14 enfatiza el efecto de la carga de respuesta química \(\sigma\) en el área de conciencia \(\phi (\beta )\). La interpretación física se refiere a la cantidad que \(\sigma (1+\delta \theta {)}^{n}exp\left(\frac{-E}{1+\delta \theta }\right)\) aumenta en lo mismo de mejora en \(\sigma\) o \(n\) que inspira la acción destructiva químicamente reactiva que disminuye el rango de tamaño de masa. La parte exponencial de la fórmula significa que cuando la energía activa disminuye, la constante de velocidad de una reacción crece exponencialmente. Debido a que la velocidad de una reacción es directamente proporcional a su constante de velocidad, la velocidad también crece exponencialmente125. El impacto de \({S}_{\delta }\) en el área de masa \(\phi (\beta )\) se define en la Fig. 15. La cantidad de Schmidt es la relación entre el momento y la difusividad de masa. Vale la pena señalar que una alternativa de alta calidad en \({S}_{\delta }\) reduce la difusividad de masa. Físicamente, la viscosidad del fluido cae debido a un crecimiento en \({S}_{\delta }=\frac{\nu }{D}\), lo que reduce la difusión de masa y aumentará la difusividad del momento. La presencia de \({S}_{\delta }\) máximo posiblemente reduce la viscosidad del fluido y \(\phi (\beta )\).

Efecto de \(\sigma\) sobre \(\phi\).

Efecto de \({S}_{\delta }\) sobre \(\phi\).

En este documento se define el fluido híbrido de Sutterby giratorio tridimensional con nanomoléculas de óxido de cobre y grafeno, energía activa, ímpetu, restricciones de límite resbaladizo de calor y flujo de calor radiativo. La solución numérica al problema simulado se logró utilizando la técnica incorporada de MATLAB KBM. Los siguientes son algunos de los aspectos más importantes de los resultados:

El perfil \({f}^{{\prime}}(\eta )\) denigra en nombre de extensión en \({R}_{\eta }\), \({D}_{\eta } \), y N\).

La ampliación dentro de los factores \(\lambda\) y \(N\) monitorea a una extensión en \(g(\beta )\).

La intensificación en \({\theta }_{w}\) aumenta \(\theta \left(\beta \right)\) sin embargo, se produce una disminución en \(\theta \left(\beta \right)\) debido a una mejora en \({R}_{\delta }\).

El valor de la amplia variedad de Nusselt disminuye por debajo de la amplificación en \({\Gamma }_{1}.\)

Es esencial que \(\phi \left(\beta \right)\) aumente dentro del caso de extensión en \(\xi .\)

Una variante positiva en \({\Gamma }_{2}\) aumentará \(\phi \left(\beta \right).\)

El esquema de disciplina de tamaño fraccional de masa se reduce para el factor de respuesta química \(\Gamma .\)

El método de la caja de Keller podría aplicarse a una variedad de desafíos físicos y técnicos en el futuro126,127,128,129,130,131,132,133,134,135,136,137,138,139.

Los resultados de este estudio están disponibles solo en el documento para respaldar los datos.

Este artículo ha sido retractado. Consulte el Aviso de retractación para obtener más detalles: https://doi.org/10.1038/s41598-023-34628-4

Temperatura ambiente (K)

número de Reynold

Velocidad angular

Concentración ambiental (\(\frac{\text{mol}}{{\text{m}}^{3}}\))

Segundo tensor de deformación invariante

índice de consistencia

Radiación termal

Velocidad de estiramiento a lo largo del eje \(x\) (\(\frac{{\text{m}}}{{\text{s}}}\))

Número de Prandtl

Constante de velocidad de reacción (\(\frac{\text{mol}}{\text{lit-s}}\))

Coeficiente de acomodación de velocidad

Deslizamiento de temperatura (K)

Constante de tasa ajustada

Temperatura en la pared (K)

Viscosidad de tasa de cizallamiento cero

numero de deborah

Parámetro de rotación

Constante de tiempo material

Temperatura

Tensor de estrés adicional

Índice de comportamiento de la ley de potencias

Deslizamiento de velocidad (\(\frac{{\text{m}}}{{\text{s}}}\))

Flujo de calor radiativo ( \(\frac{\text{W}}{{\text{m}}^{2}}\))

Energía de activación (\(\frac{{\text{J}}}{{{\text{mol}}}}\))

Coeficiente de acomodación de temperatura

número de Schmidt

Tensor de Rivilian-Erikson

Concentración en la pared (\(\frac{\text{mol}}{{\text{m}}^{3}}\))

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WJ formuló el problema. WJ y MRE resolvieron el problema. WJ, MRE, RS, AAP, MA, ZR, SSPMI y WW calcularon y analizaron los resultados. Todos los autores contribuyeron por igual en la redacción y corrección de pruebas del artículo. Todos los autores revisaron el manuscrito.

Correspondencia a Wajaree Weera.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Springer Nature se mantiene neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Este artículo ha sido retractado. Consulte el aviso de retractación para obtener más detalles: https://doi.org/10.1038/s41598-023-34628-4"

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Jamshed, W., Eid, MR, Safdar, R. et al. ARTÍCULO RETIRADO: Optimización de energía solar en HVAC solar utilizando nanofluido híbrido de Sutterby con condiciones de temperatura de Smoluchowski: una aplicación de energía solar térmica. Informe científico 12, 11484 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-15685-7

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Recibido: 21 de marzo de 2022

Aceptado: 28 junio 2022

Publicado: 07 julio 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-15685-7

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