Abstract This work examines the behaviour of flow and heat transmission in the presence of hybrid nanofluid in thermal radiation, heat generation, and magnetohydrodynamics. The hybrid state in this model is represented by two different fluids, TiO 2 (titanium dioxide) and Ag (silver). The enclosure is wavy and slanted, with curving walls on the left and right. The finite difference approximation method was utilized to resolve the fundamental equations after they were non-dimensionalized, which are further reduced to a fourth-order bi-harmonic equation and are numerically solved based on the biconjugate gradient-stabilized approach method. The simulations are performed with various Rayleigh numbers, Hartmann numbers, an inclination angle of the enclosure, radiation parameters, heat generation parameters, inclination angle of the magnetic field, and volume fraction of hybrid nanoparticles. The streamlines, isotherms, and average Nusselt number contours are used to depict the thermo-fluid patterns. The findings show that the average Nusselt number relies on ϕ and increases as ϕ rises. The investigation’s findings demonstrated that the transfer of heat on the heated bottom wall significantly increases with the Rayleigh number (Ra = 10 5 and 10 6 ). At a cavity inclination of 45°, interesting multi-vortex structures are observed. The results of this study may enhance the effectiveness of solar collectors, heat exchangers, and other similar systems that depend on convective heat transfer in nature.

NanoAccepted Papers No AccessThermal conductivity evaluation of radiative entropy optimized cross-flow in Eyring Powell nanofluid past a permeable deformable sheet: the case of solar-powered ship applicationUmair Khan, A.M. Obalalu, Aurang Zaib, Anuar Ishak, Gadah Abdulrahman Al-Turef, J.K. Madhukesh, Waafa Saleh, and Syed Modassir HussainUmair Khan, A.M. Obalalu Search for more papers by this author , Aurang Zaibhttps://orcid.org/0000-0002-9863-9624 Search for more papers by this author , Anuar Ishak Search for more papers by this author , Gadah Abdulrahman Al-Turef Search for more papers by this author , J.K. Madhukesh Search for more papers by this author , Waafa Saleh Search for more papers by this author , and Syed Modassir Hussain Search for more papers by this author https://doi.org/10.1142/S1793292024501017Cited by:0 (Source: Crossref) PreviousNext AboutSectionsPDF/EPUB ToolsAdd to favoritesDownload CitationsTrack CitationsRecommend to Library ShareShare onFacebookTwitterLinked InRedditEmail FiguresReferencesRelatedDetails Recommended Accepted Papers Metrics History Received 11 May 2024 Accepted 10 June 2024 PDF download

Abstract The thermal conductivity of nanofluids (NFs) has emerged as a critical area of research due to its potential to enhance heat transfer in various industrial applications. Non-Newtonian NFs, in particular, exhibit unique flow characteristics under the influence of magnetic fields, making them suitable for systems requiring precise control of fluid dynamics, such as cooling systems in electronics and energy sectors. Owing to its usage, this article presents the magneto-Marangoni convective flow for fluid (phase-I), particle (phase-II), and propagation in tangent hyperbolic NF (copper–ethanol) containing maximum cell swimming speed. This study aims to evaluate the thermal conductivity of magnetized non-Newtonian NFs mixed with dusty particles in the presence of thermal radiation, exploring how magnetic fields and particle interactions affect overall thermal performance. The Gegenbauer wavelet collocation-based scheme was utilized to solve the model and investigate physical attributes such as plate friction, Nusselt number, Sherwood number, and mass flux. The results indicate that the species reaction field is increased by activation energy, whereas it is reduced by chemical reaction. Also, increasing values of thermal radiation tend to improve the heat distribution.

Purpose Nanosized honeycomb-configured materials are used in modern technology, thermal science and chemical engineering due to their high ultra thermic relevance. This study aims to scrutinize the heat transmission features of magnetohydrodynamic (MHD) honeycomb-structured graphene nanofluid flow within two squeezed parallel plates under Joule dissipation and solar thermal radiation impacts. Design/methodology/approach Mass, energy and momentum preservation laws are assumed to find the mathematical model. A set of unified ordinary differential equations with nonlinear behavior is used to express the correlated partial differential equations of the established models, adopting a reasonable similarity adjustment. An approximate convergent numerical solution to these equations is evaluated by the shooting scheme with the Runge–Kutta–Fehlberg (RKF45) technique. Findings The impression of pertinent evolving parameters on the temperature, fluid velocity, entropy generation, skin friction coefficients and the heat transference rate is explored. Further, the significance of the irreversibility nature of heat transfer due to evolving flow parameters are evaluated. It is noted that the heat transference rate performance is improved due to the imposition of the allied magnetic field, Joule dissipation, heat absorption, squeezing and thermal buoyancy parameters. The entropy generation upsurges due to rising magnetic field strength while its intensification is declined by enhancing the porosity parameter. Originality/value The uniqueness of this research work is the numerical evaluation of MHD honeycomb-structured graphene nanofluid flow within two squeezed parallel plates under Joule dissipation and solar thermal radiation impacts. Furthermore, regression models are devised to forecast the correlation between the rate of thermal heat transmission and persistent flow parameters.

Abstract The objective of this research is to explore the potential of utilizing renewable energy ships (RES) as a sustainable alternative and reducing the need for marine diesel oil (MDO) within the shipping industry. The current work concentrates on increasing the thermal performance in RES via the utilization of nanofluids (NFs) that contain a mixture of the base water fluid and single titania or titanium dioxide (TiO 2 ) nanoparticles (NPs). Furthermore, the implementation of the entropy generation (EG) minimization and Eyring–Powell fluid model in parabolic trough solar collectors with Lorentz forces is employed for RES. Moreover, the results indicate that the skin friction coefficient (SFC) and local Nusselt number (LNN) supplements resulted in an increase of approximately 1.02% and 0.04% for the stable solutions (SBES), which can be attributed to the greater concentration of the titania NPs. Meanwhile, for the case of unstable solutions (USBES), the enhancement was observed up to 1.38% and 0.31%, respectively. Also, the solar radiation parameter played an important role in enhancing the LNN, resulting in an increase of approximately 5.8% and 4.35% for SBES and USBES, respectively. This article provides vital contributions to the sector of sustainable transportation by giving valuable information on the construction and improvement of thermal solar energy technologies.

Abstract The purpose of the current research is to inspect the free convection of the nanofluid (Cu–water) within a hexagonal cavity containing a square obstacle with isothermal vertical walls at    T   h    {T}_{{\rm{h}}} and    T   c    {T}_{{\rm{c}}} , and insulated horizontal walls. The aim of this study is to analyze the interaction between the Rayleigh number (    10   3   < Ra <   10   5    {10}^{3}\lt {\rm{Ra}}\lt {10}^{5} ), obstacle’s position (top, bottom, and center), and volume fraction of the nanoparticles (  0 < Ø < 0.2  0\lt \O \lt 0.2 ) on the thermal behavior within the enclosure. Simulations were performed using COMSOL Multiphysics software based on the finite element method. The obtained results were demonstrated using streamlines, isotherms, and average Nusselt numbers. It is concluded that the increase in the Rayleigh quantity  Ra  {\rm{Ra}} and nanoparticle concentration  Ø  \O increases the average Nusselt  N   u   av    {\rm{N}}{{\rm{u}}}_{{\rm{av}}} , which expresses the rate of heat flow in the studied enclosure. Furthermore, the position of the inner obstacle in the middle of the cavity has a more significant thermal efficiency than the other cases.

Numerical investigation of printed circuit heat exchanger PCHE was carried out for the water-steam system to optimize the design parameters for the possible use of PCHE as a steam generator in integral nuclear reactors- thus targeting efficient renewable energy by enhancing heat transfer. Heat fluxes, overall heat transfer coefficient (OHTC), and volume fraction of steam in a single channel of PCHE are reported for counter-current flow arrangement. The numerical model consisted of 1mm∗1.5mm single hot and cold channel. The heat transfer parameters were calculated using the Volume of Fluid (VOF) model in ANSYS Fluent with boundary conditions: top/bottom adiabatic; left/right periodic; mass flow inlet and pressure outlet. The effect of cold side degree of inlet subcooled (DISC) – varied from 100 to 0 K with a decrement of 20 K- and mass flux (200 to 500 kg/m2.s on OHTC, vapor fraction, pressure drop, and effectiveness was studied. For the fixed degree of subcooled, the OHTC and pressure drop increase as cold side mass flux increases. Similarly, for the fixed mass flux at varying DISC, the OHTC increases and pressure drop decreases for low mass fluxes up to 200 kg/m2.s because most of the channel remains in the nucleate boiling regime. However, with further increase in mass flux opposite trends in OHTC and pressure drop were observed due to single phased regime. The vapor fraction of steam increases with lower DISC at low mass fluxes and decreases with the increase in mass flux. The effectiveness decreases as the cold side inlet temperature approaches saturation temperature at 3 MPa.

Hybrid or binary nanofluids have superior mechanical and thermal characteristics but the tri-hybrid nanofluids comprise of more embellished thermal properties, better physical strength, and enhanced stability. The present work characterizes the thermal and physical aspects of the hybrid and tri-hybrid nanofluids. The nano-composition of graphene oxide ( Go) and cobalt ( Co) is used in the amalgamation of hybrid nanofluid Go-Co/H 2 O, whereas the addition of zirconium oxide ( ZrO 2 ) in this mixture gives rise to the ternary Go-Co-ZrO 2 /H 2 O hybrid nanofluid. The activation energy and viscous dissipation terms are also amended in the governing equations. The mathematical framework consists of a complex natured dynamical system. However, a numerical algorithm based on finite-difference discretization is developed which can solve the system numerically via the MATLAB software. A comparison with the existing literature is provided in order to validate the numerical procedure. From the outcomes, it is noticed that the temperature of hybrid as well as tri-hybrid nanofuid increases rapidly with change in concentration of zirconium oxide and cobalt. Temperature increases up to 20% by taking 0.1 volume fraction of both zirconium oxide and cobalt. Porous medium and activation energy resist the flow and concentration respectively. A comparative judgment evidently reveals that tri-hybrid Go-Co-ZrO 2 /H 2 O nanofluid has a substantial effect on temperature as equated to hybrid or pure nanofluid.