Exact solution of the Graetz–Brinkman problem extended to non-Newtonian nanofluids flow in elliptical microchannels

Der Artikel geht auf das Graetz-Brinkman-Problem ein und weitet es auf nicht-newtonsche Nanofluide aus, die in elliptischen Mikrokanälen fließen. Er beginnt mit der Diskussion des Phänomens der zähflüssigen Erwärmung, die durch die innere Reibung flüssiger Schichten entsteht, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen. Die Studie baut auf früheren Arbeiten von Hersey und Brinkman auf, die mathematisch bestätigten, dass die viskose Zerstreuung durch hohe Scherraten verursacht wird und durch die Brinkman-Zahl quantifiziert werden kann. Die Autoren präsentieren eine exakte analytische Lösung mithilfe der Generalized Integral Transform Technique (GITT), einer Methode, die bisher nicht auf dieses spezielle Problem angewendet wurde. Die Lösung berücksichtigt die Auswirkungen der viskosen Ableitung auf die Temperaturverteilung in nicht-newtonschen Flüssigkeiten, die für das Verständnis der Wärmeübertragung in Mikrokanälen von entscheidender Bedeutung ist. Der Artikel enthält auch einen numerischen Ansatz, der die Dynamic Alternating Direction Implicit Method (DADI) zu Validierungszwecken verwendet. Die praktische Anwendung der Methodik wird anhand eines nicht-newtonschen Nanofluids demonstriert, das in einem mikroelliptischen Kanal fließt. Diese Forschung ist für Branchen, die leistungsstarke Wärmemanagementgeräte benötigen, von Bedeutung, da sie Einblicke in die Steuerung viskoser Ableitung bietet, um unerwünschte Nebenwirkungen wie Materialabbau und Wärmeaustauschmangel zu verhindern.