In this work, limit elastic speed analysis of functionally graded porous rotating disks has been reported. The work proposes an effective approach for modeling the mechanical properties of a porous functionally graded rotating disk. Four different types of porosity models namely: uniform, symmetric, inner maximum, and outer maximum distribution are considered. The approach used is the variational principle, and the solution has been achieved using Galerkin's error minimization theory. The study aims to investigate the effect of grading indices, aspect ratio, porosity volume fraction, and porosity types on limit angular speed for uniform and variable disk geometries of constant mass. To validate the current study, finite element analysis has been used, and there is good agreement between the two methods. The study yielded a decrease in limit speed as grading indices and aspect ratio increase. The porosity volume fraction is found to be more significant than the aspect ratio effect. The research demonstrates a range of operable speeds for porous and non-porous disk profiles that can be used in industries as design data. The results show a significant increase in limit speed for an exponential disk when compared to other disk profiles, and thus, the study demonstrates a range of FG-based structures for applications in industries that will not only save material (lightweight structures) but also improve overall performance.
The main object of this study is to investigate the collection characteristics of wet-type rotating porous disk system experimentally. The experiment is carried out to analyze the pressure drop and collection efficiency for the present system with the experimental parameters such as system inlet velocity, stage number, tube diameter, inlet concentration, etc. In results, for the present system, at 5 stage and ${\upsilon}_{in}=1.8m/s$, the pressure drop becomes significantly lower as $64mmH_2O$ in comparison with that of the conventional wet type scrubber (Venturi scrubber, over $250mmH_2O$). The collection efficiencies increase with higher inlet velocity showing 92, 95.7, 98.4%, while $SO_2$ removal efficiencies decrease with increment of inlet velocity as 80, 65, 50% at ${\upsilon}_{in}=1.08$, 1.44, 1.8 m/s and tube diameter $D_t=10mm$, respectively. The present system is to be considered as an effective compact system for a simultaneous removal of particle/gas phase pollutants from marine diesel engines.
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.
Muzamal Hussain;Humaira Sharif;Mohamed A. Khadimallah;Abir Mouldi;Hassen Loukil;Mohamed R. Ali;Abdelouahed Tounsi
Advances in nano research
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제14권3호
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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.
In the present study, the heat transfer performance on the heat recovery ventilator with rotary disk were experimentally investigated. The temperature of entrance and exit of the heat recovery ventilator, air flow distribution of high temperature air and low temperature air, heat flux and the overall heat transfer coefficients are estimated from the experimental results. As the number of revolution of rotary disk, the air flow distribution increase, heat flux and overall heat transfer coefficients increase.
Sharif, Humaira;Khadimallah, Mohamed A.;Naeem, Muhammad Nawaz;Hussain, Muzamal;Mahmoud, S.R.;Al-Basyouni, K.S.;Tounsi, Abdelouahed
Advances in nano research
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제10권5호
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pp.437-448
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2021
In this article, an analytically and numerically 3D nanoliquid flow by a porous rotatable disk is presented in the presence of gyrotactic microorganisms. The mathematical model in the form of partial differential system is transmuted into dimensionless form by utilizing the appropriate transformation. The homotopy analysis approach is applied to attain the analytic solution of the problem. The effect of promising parameters on velocity distribution, temperature profile, nanoparticles volume fraction and motile microorganism distribution field are evaluated through graphs and in tabular form. The existence of Brownian motion and thermophoresis impacts are more proficient for heat transfer enhancement. Further the unique features like heat absorption/generation and energy activation are also examined for the present flow problem. The obtained results are compared with the earliear investigation to check the accuracy of present model.
Oil retention experiments were conducted and the performance was characterized for electrochemically etched stainless steels. The 304 stainless steels were electrochemically etched in dilute Aqua Regia to form porous structures. The structures were also hierarchical, which provides very large area for oils to adhere. Also the structures had deep valleys, which act as reservoir and are able to resist against oil-detaching forces. Several commercial oils were dispensed to characterize oil retention properties via rotating disk experiment method. The results showed that the etched surfaces have superior oil retention performance in every conditions. Also the retention enhancement ratio went particularly higher as the environments became more severe. This surface modification technique could be applied to other steel products for pretreatments of various kinds of coatings.
By using the centrifugal atomization, which is one of the rapid solidification processes, Al-5,10wt%Pb alloys which are monotectic alloys were melted at 150K over two liquid phase line in the phase diagram. The melted alloy was poured on the rotating disk, being made into atomized powders, and then the solidified microstructure and morphology of the powder were investigated. This study converted the produced powders into strips by strained powder rolling. According to sintering temperature, the microstructure and hardness were investigated. The solidified structure of the powders were almost cellular dendritic structure. Pb particles ($2.0-3.0{\mu}m$) were fairl distributed in the Al matrix. Powder shapes were irregular. Rolling property and the compacting was good, respectively, because of increasing mechanical interlocking and surface area in the small size powders. With increasing temperature, the boundarys of powders were in porous form due to the diffusion. Pb particles which were surrounding the pores were inverse-segregated at the surface of the powders. With increasing of sintering temperature, the hardness of the powders and the strips decreased. In particular rolling-strip, the hardness abruptly decreased due to the release of work-hardening.
화학제염이나 전지화학제염을 통해 발생된 방사성 폐액을 정화처리할 수 있는 새로운 방법으로, 다공성 활성탄소섬유(ACF)상에서 폐액중 코발트이온의 전기적 흡·탈착에 대한 연구를 수행하였다. 회전원판 전극을 사용하여 순환전압전류법으로 전기이중층 충전만이 발생하는 전위 영역을 조사하였다. ACF 전극을 사용한 회분식 전기흡착 실험결과, 음의 전위 가용은 저위 미가용 시의 흡착에 비해 코발트이온의 흡착을 증가시켰다. 또한 흡착된 코발트 이온은 역전된 가용전위에 의해 용액으로 용출되었으며 이와 동시에 탄소체 전극이 재생되어, 전기흡착 공정의 가역성을 확인 할 수 있었다.
정상상태 회전원판전극(RDE)방법과 유체역학적 요동에 의한 전기화학적(EHD) 임피던스방법을 이용하여 금(Au)회전 원판전극(rotating disk electrode)표면에 형성된 PVC(polyvinyl chloride)피막내 산소확산계수의 온도의존성에 대한 연구를 수행하였다. PVC 피막내에서의 산소확산속도(산소확산계수와 피막두께의 비) $D_f/\delta_f$는 한계전류 대 전극회전각속도의 변화로부터 측정하였고, 확산시간상수(diffusion time constant) $\delta_f^2/D_f$측정된 임피던스 값을 $\ulcorner$비전도성, 다공성 피막을 통한 물질이동$\lrcorner$에 대한 확산방정식으로부터 계산된 값에 피팅(fitting)하여 얻었다. 이 측정된 확산속도와 확산시간상수로부터 상온에서 PVC피막의 두께 $\delta_f$와 피막내에서의 산소확산계수(diffusivity) $D_f$를 각각 결정하였다. 온도가 증가함에 따라 측정된 PVC내에서의 산소확산계수가 용액에서의 산소확산계수 $D_s$보다 더 빠르게 증가하였다. 이는 온도가 증가함에 따라 PVC피막내 공공이 성장하고, 이 공공들이 피막내에서 유효한 확산경로로 작용한다는 것을 의미한다. 본 정상상태 및 유체역학적 요동상태 실험방법을 이용하여 금속표면에 존재하는 비전도성 다공질피막의 두께와 피막내 산소확산계수를 동시에 측정할 수 있었으며, 피막의 다공도를 정량적으로 계산할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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