1. UKM Learning and Research Repository
2. PHD Thesis / Tesis PHD
3. Faculty of Science and Technology / Fakulti Sains dan Teknologi

Title:	Analytical solutions for unsteady thin film flow and heat transfer on a stretching sheet
Authors:	Raziana Che Aziz (P43765)
Supervisor:	Ishak Hashim, Prof. Dr.
Keywords:	Thin film Heat transfer Sheet-metal Dissertations, Academic -- Malaysia Universiti Kebangsaan Malaysia -- Dissertations
Issue Date:	22-Dec-2014
Description:	Boundary layer flow and heat transfer within a thin liquid film is important for the understanding and design of various industrial processes. Due to its vast applications to several areas in science and engineering, considerable attention has been devoted to the study of flow and heat transfer within a thin liquid film on an unsteady stretching sheet. The fluid is assumed unsteady, two-dimensional, viscous, laminar, incompressible Newtonian and has variable physical properties. In this thesis, an analysis is presented to investigate the effects of some prescribed parameters including unsteadiness parameters, internal heating, viscous dissipation, thermal radiation and thermo-capillarity. Besides, this study is extended to the thin liquid film over permeable stretching sheet and in nanofluids. In the derivation of the governing equations, the conventional boundary layer approximation has been invoked. The specific representation of the stretching velocity and surface temperature was chosen to allow for the unsteady non-linear partial differential equations to be converted to a set of ordinary differential equations (ODEs) by means of similarity transformations. The resulting parameter problem and velocity as well as temperature fields are solved using the homotopy analysis method (HAM). HAM is based on the homotopy map between the initial approximations to the exact solution and contains the auxiliary parameter ħ that adjusts the convergence region of the series solution. The series solution of HAM approximation is presented and the ħ-curve for thin film, skin friction and heat flux are presented graphically. Analytic series solutions are given and numerical results for some parameters are tabulated. Comparisons between recent numerical results and the findings by previous researchers show a good validation and accuracy of the present computations. Present findings reveal that the temperaturedependent parameter in internal heating has no effect on the velocity, but exerts a big effect on the temperature. Viscous dissipation contributes an increase of temperature distribution for the fluid heating case but decreases for the fluid cooling case. Increasing value of Eckert number will decrease the free surface temperature and increase the heat transfer rate. The thermo-capillarity plays an important role in enhancing the velocity and the dimensionless heat flux while reducing the temperature and the surface shear stress. The effects of porous stretching sheet are found to give significant effects on the temperature distribution for suction case and otherwise for the injection case. The study of thin film flow on an unsteady stretching sheet in nanofluids also shows significant effects where the high concentration of solid nanoparticles enhances the thermal conductivity and temperature distribution. The internal heating parameter causes the temperature distribution in nanofluids dramatically increased.,Aliran lapisan bendalir dan pemindahan haba di dalam filem cecair nipis penting bagi pengetahuan dan rekabentuk bagi pelbagai proses industri. Disebabkan aplikasinya yang banyak kepada beberapa bidang sains dan kejuruteraan, perhatian lebih telah diberikan untuk mengkaji aliran dan pemindahan haba di dalam filem cecair nipis. Bendalir tersebut dianggap tak mantap, dua matra, likat, berlaminar, bukan Newtonan yang tidak termampatkan dan mempunyai ciri-ciri fizikal boleh ubah. Di dalam tesis ini, satu analisis ditunjukkan untuk mengkaji kesan beberapa parameter tertentu termasuklah parameter ketakmantapan, pemanasan dalaman, lesapan likat, radiasi haba dan termokapilari. Selain daripada itu, kajian ini juga dipanjangkan kepada filem cecair nipis melalui permukaan meregang yang telap dan di dalam nanobendalir. Semasa menjana persamaan menakluk bagi masalah ini, penghampiran lapisan sempadan yang biasa telah diguna pakai. Perwakilan tertentu bagi halaju yang regangan dan suhu permukaan dikenal pasti bagi membolehkan persamaan pembezaan separa tak linear yang tak mantap tersebut diturunkan kepada satu set persamaan pembezaan biasa dengan menggunakan penjelmaan keserupaan dan diselesaikan menggunakan kaedah analisis homotopi (KAH). KAH adalah berdasarkan pemetaan homotopi antara penghampiran awal kepada sesuatu penyelesaian tepat tertentu dan mempunyai parameter dampingan  yang boleh mengubah rantau penumpuan siri penyelesaian yang berkaitan. Siri penyelesaian yang diperoleh dan lengkung  bagi filem nipis, geseran kulit, dan fluks haba dipersembahkan secara bergraf. Penyelesaian siri beranalisis diberikan dan keputusan berangka bagi beberapa parameter dipersembahkan dalam bentuk jadual. Perbandingan di antara keputusan berangka yang diperoleh dengan keputusan yang ditunjukkan oleh penyelidik terdahulu menunjukkan kesahihan dan ketepatan penghitungan kajian ini. Hasil penemuan kajian ini mendapati parameter bergantung suhu di dalam kes pemanasan dalaman tidak mempunyai sebarang kesan kepada halaju tetapi memberikan kesan besar kepada suhu. Kehadiran lesapan likat menyumbang kepada naiknya taburan suhu bagi kes pemanasan dan sebaliknya bagi kes penyejukan bendalir. Peningkatan nilai nombor Eckert menurunkan suhu permukaan terdedah dan meningkatkan kadar pemindahan haba. Termokapilari pula memainkan peranan penting dalam menambah baik halaju dan fluks haba yang tak bermatra di samping mengurangkan suhu dan tegasan ricih permukaan. Kesan permukaan meregang yang telap juga memberikan kesan signifikan kepada taburan suhu bagi kes sedutan dan sebaliknya bagi kes suntikan. Kajian aliran filem nipis dalam nanobendalir juga menunjukkan kesan yang signifikan apabila kepekatan tinggi bagi nanozarah meningkatkan kekonduksian terma dan taburan suhu. Parameter pemanasan dalaman menyebabkan taburan suhu di dalam nanobendalir meningkat secara mendadak.,Ph.D.,Aliran lapisan bendalir dan pemindahan haba di dalam filem cecair nipis penting bagi pengetahuan dan rekabentuk bagi pelbagai proses industri. Disebabkan aplikasinya yang banyak kepada beberapa bidang sains dan kejuruteraan, perhatian lebih telah diberikan untuk mengkaji aliran dan pemindahan haba di dalam filem cecair nipis. Bendalir tersebut dianggap tak mantap, dua matra, likat, berlaminar, bukan Newtonan yang tidak termampatkan dan mempunyai ciri-ciri fizikal boleh ubah. Di dalam tesis ini, satu analisis ditunjukkan untuk mengkaji kesan beberapa parameter tertentu termasuklah parameter ketakmantapan, pemanasan dalaman, lesapan likat, radiasi haba dan termokapilari. Selain daripada itu, kajian ini juga dipanjangkan kepada filem cecair nipis melalui permukaan meregang yang telap dan di dalam nanobendalir. Semasa menjana persamaan menakluk bagi masalah ini, penghampiran lapisan sempadan yang biasa telah diguna pakai. Perwakilan tertentu bagi halaju yang regangan dan suhu permukaan dikenal pasti bagi membolehkan persamaan pembezaan separa tak linear yang tak mantap tersebut diturunkan kepada satu set persamaan pembezaan biasa dengan menggunakan penjelmaan keserupaan dan diselesaikan menggunakan kaedah analisis homotopi (KAH). KAH adalah berdasarkan pemetaan homotopi antara penghampiran awal kepada sesuatu penyelesaian tepat tertentu dan mempunyai parameter dampingan  yang boleh mengubah rantau penumpuan siri penyelesaian yang berkaitan. Siri penyelesaian yang diperoleh dan lengkung  bagi filem nipis, geseran kulit, dan fluks haba dipersembahkan secara bergraf. Penyelesaian siri beranalisis diberikan dan keputusan berangka bagi beberapa parameter dipersembahkan dalam bentuk jadual. Perbandingan di antara keputusan berangka yang diperoleh dengan keputusan yang ditunjukkan oleh penyelidik terdahulu menunjukkan kesahihan dan ketepatan penghitungan kajian ini. Hasil penemuan kajian ini mendapati parameter bergantung suhu di dalam kes pemanasan dalaman tidak mempunyai sebarang kesan kepada halaju tetapi memberikan kesan besar kepada suhu. Kehadiran lesapan likat menyumbang kepada naiknya taburan suhu bagi kes pemanasan dan sebaliknya bagi kes penyejukan bendalir. Peningkatan nilai nombor Eckert menurunkan suhu permukaan terdedah dan meningkatkan kadar pemindahan haba. Termokapilari pula memainkan peranan penting dalam menambah baik halaju dan fluks haba yang tak bermatra di samping mengurangkan suhu dan tegasan ricih permukaan. Kesan permukaan meregang yang telap juga memberikan kesan signifikan kepada taburan suhu bagi kes sedutan dan sebaliknya bagi kes suntikan. Kajian aliran filem nipis dalam nanobendalir juga menunjukkan kesan yang signifikan apabila kepekatan tinggi bagi nanozarah meningkatkan kekonduksian terma dan taburan suhu. Parameter pemanasan dalaman menyebabkan taburan suhu di dalam nanobendalir meningkat secara mendadak
Pages:	149
Call Number:	TA418.9.T45R349 2014 tesis
Publisher:	UKM, Bangi
Appears in Collections:	Faculty of Science and Technology / Fakulti Sains dan Teknologi

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.