The basic purpose of the current study is to compute the numerical analysis of heat source/sink for Darcy-Forchheimer three dimensional nanofluid flow with gyrotactic microorganism by rotatable disk via porous media under the slip conditions. Due to nanoparticles, random and thermophoretic motion phenomenon occurs. The governing mathematical model is handled numerically by shooting method. Additionally, the characteristics of velocities, mass, heat, motile microorganisms and associated parameters are thoroughly analyzed via plots and tables. Different physical parameters like Forchheimer number, slip parameters like velocity, porosity parameter, Prandtl number, Brownian number, thermophoresis parameter, heat sink/source parameter, bioconvected Rayleigh number, buoyancy parameteron dimensionless velocities, temperature. Approximate values of Sherwood microorganism are analyzed.
Hayat, Tasawar;Ahmad, Salman;Khan, Muhammad I.;Khan, Muhammad I.;Alsaedi, Ahmed
Nuclear Engineering and Technology
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v.50
no.3
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pp.389-395
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2018
The present work aims to report the consequences of Darcy-Forchheimer medium in flow of Cross fluid model toward a stretched surface. Flow in porous space is categorized by Darcy-Forchheimer medium. Further heat transfer characteristics are examined via thermal radiation and heat generation/absorption. Transformation procedure is used. The arising system of nonlinear ordinary differential equations is solved numerically by means of shooting method. The effects of different flow variables on velocity, temperature, concentration, skin friction, and heat transfer rate are discussed. The obtained outcomes show that velocity was enhanced with the increase in the Weissenberg number but decays with increase in the porosity parameter and Hartman number. Temperature field is boosted by thermal radiation and heat generation; however, it decays with the increase in the Prandtl number.
The effect of vertical or horizontal throughflow on natural convection in horizontal porous layer was investigated. The computations were performed by employing Darcy-Brinkman-Forchheimer equation to consider the effect of inertia and viscous effect. The patterns of streamlines and isotherms are observed by changing the strength of throughflow. The vertical throughflow stabilizes the natural convection in porous layer. It also disturbs the developing vertical and horizontal velocity component of natural convection cell and increases the critical modified Rayleigh number. The horizontal throughflow influences the stabilization of natural convection in porous layer much more than the vertical throughflow. And it changes a stable convection into a oscillatory convection.
Muzamal Hussain;Humaira Sharif;Mohamed A. Khadimallah;Abir Mouldi;Hassen Loukil;Mohamed R. Ali;Abdelouahed Tounsi
Advances in nano research
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v.14
no.3
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pp.295-302
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2023
The characteristics of motile microorganism and three dimensional Darcy-Forchheimer nanofluid flow by a porous rotatable disk with heat generation/absorption is reported. Thermophoretic and Brownian motion aspects are included by utilizing Buongiorno model. Moreover, slip conditions are considered on velocity, thermal, concentration and microorganism. Shooting procedure is implemented to find the numerical results of physical quantities are evaluated parametrically. The different physical parameters like heat sink/source parameter, thermal, Brownian number, thermophoresis parameter, concentration, Peclet number, bioconvected Lewis number, microorganism on concentration and density of motile microorganism distributions is considered. Graphs of concentration and microorganism are plotted to examine the influence of distinct prominent flow parameters.
Kim, Woo-Tae;Hong, Ki-Hyuek;Myung S. Jhon;John G. VanOsdo;Duane H. Smith
Journal of Mechanical Science and Technology
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v.17
no.10
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pp.1583-1596
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2003
A study of forced convection in a circular pipe with a partially filled porous medium was numerically investigated. The Brinkman-Forchheimer extension of the Darcy model was used to analyze the and temperature distribution in the porous medium. Our study includes two types of porous layer configurations: (1) a layer attached at the tube wall extending inward towards the centerline and (2) a layer at the centerline extending outward. The effect of several parameters, such as Darcy number, effective viscosity, effective thermal conductivity, and inertia parameter, as well as the effect of geometric parameters, were investigated.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.37
no.4
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pp.358-367
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2013
In the present paper, we apply a porous modelling technique to accurately predict the pressure drop through the strainer by replacing all or some of the filter composed of perforated plates with porous media and there imposing the streamwise and transverse loss coefficients required according to the Forchheimer law and then confirm its effectiveness. At first, the streamwise coefficient is obtained by performing a simple simulation on the pipe flow mimicking the hole flow. Subsequently, the transverse coefficient is obtained by setting a unit pattern to have common flow loss characteristics with the repeated shape patterns in the filter, then performing numerical simulations on the prototype and porous model of the unit shape pattern, and finally comparing their results of pressure drop. To validate the applied modeling technique, we perform the numerical simulation with the two specified loss coefficients on a whole shape of strainer and compare the modeling results with those of the corresponding prototype numerical simulation. Comparison indicates that the modeling technique can predict the pressure drop and flow characteristics comparatively accurately and save the number of nodes closely related to the computational cost (CPU and memory) by about 3~4 times compared with the prototype simulation.
In the present study, buoyant force and its stabilizing effects in an electrostatic field were examined systematically in order to reduce the effect of natural convection with thermal stratification in a horizontal fluid-saturated porous layer. The correlation of ionic mass transport induced by double-diffusive convection in a horizontal porous layer has been derived theoretically. And the theoretical model was examined by electrochemical experiments. The theoretical correlation for mass transport which is satisfying Forchheimer's flow equation and based on the micro-turbulence model is derived as a function of soltual Darcy-Rayleigh number, thermal Darcy-Rayleigh number and Lewis number. In the experiment, the mass transport of copper ions in $CuSO_4-H_2SO_4$ solution is measured by electrochemical technique. By assembling theoretical correlation and experimental results, the mass transport correlation induced by double-diffusive convection is proposed as $$Sh=\frac{0.03054(Rs_D-LeRa_D)^{1/2}}{1-3.8788(Rs_D-LeRa_D)^{-1/10}}$$ The present correlation looks flirty reasonable with comparing experimental results, and very promising for the applications of its prototype into various systems involving heat transfer as well as mass transfer, in order to control the effects of natural convection effectively.
A new ionic mass transfer correlation is derived for the fluid-saturated, horizontal porous layer. Darcy-Forchheimer model is used to explain characteristics of fluid motion. Based on the microscales of turbulence a backbone mass transfer relation is derived as a function of the Darcy-Rayleigh number, $Ra_D$ and the porous medium Schmidt number, $Sc_p$. For the Darcy's limit of $Sc_p{\gg}Ra_D$, the Sherwood number, Sh is a function of $Ra_D$ only. However, for the region of high $Ra_D$, Sh can be related with $Ra_DSc_p$. Based on the present backbone equation and the electrochemical mass transfer experiments which are electro plating or electroless plating, the new ionic mass transfer correlation is suggested in the porous media.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.19
no.7
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pp.1758-1769
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1995
The heat transfer of oscillating flow in a cylinder with regenerator was investigated by the moving boundary technique. The flow in regenerator was modeled by means of Brinkman Forchheimer-Extended-Darcy equation . Results showed that when piston moved toward right, velocity vectors near cylinder wall at left piston and right side of regenerator inclined to symmetric axis and velocity vectors near cylinder wall at right piston and left side of regenerator inclined to cylinder wall. And the time averaged Nusselt number was increased by 46.73% when the oscillatory frequency became twice and decreased by 31.46% when the oscillatory frequency became half. The time averaged Nusselt number was increased by 18.09% when thickness of the regenerator became twice and decreased by 7.53% when thickness of the regenerator became half. But mesh size of regenerator hardly affected the Nusselt number. And efficiency of regenerator was larger as the oscillatory frequency was smaller, thickness and mesh size of regenerator was larger.
A numerical study on natural convection in a vertical square cavity filled with a porous medium is carried out with Brinkman-Forchheimer-extended Darcy flow model, and the validity of local thermodynamic equilibrium assumption is studied. The local thermodynamic equilibrium refers to the state in which a single temperature can be used to describe a heat transfer process in a multiphase system. With this assumption, the analysis is greatly simplified because only one equation is needed to describe the heat transfer process. But prior to using this assumption, it is necessary to know in what conditions the assumption can be used. The numerical results of this study reveal that large temperature difference between fluid phase and solid phase exists near wall region, paticularily when the convection becomes dominant over conduction. And the influence of flow parameters such as fluid Rayleigh number, fluid Prandtl number, dimensionless particle diameter and conductivity ratio are investigated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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