Pemodelan matematik bagi aliran lapisan sempadan olakan dengan pelbagai syarat sempadan dalam nanobendalir hibrid

Abstract

Nanobendalir hibrid digunakan dalam pelbagai aplikasi kejuruteraan contohnya seperti proses pembuatan, sistem pemanasan, penukaran haba, penyejukan automotif, sensor miniatur dan banyak lagi. Penggunaan nanobendalir hibrid adalah kerana kebolehan dalam pemindahan haba yang lebih berkesan berbanding nanobendalir biasa untuk mencapai sistem yang lebih efisien dan justeru itu dapat membantu industri berkembang maju. Oleh itu, dalam tesis ini dipertimbangkan beberapa masalah aliran lapisan sempadan dan pemindahan haba dalam nanobendalir hibrid. Lima masalah aliran lapisan sempadan yang dipertimbangkan dalam tesis ini, iaitu (i) aliran olakan campuran MHD bagi nanobendalir hibrid mikrokutub pada permukaan menegak; (ii) aliran olakan campuran nanobendalir hibrid dipengaruhi oleh silinder condong dengan daya Lorentz; (iii) aliran olakan campuran nanobendalir hibrid pada permukaan silinder dengan kesan penstrataan berganda; (iv) aliran titik genangan olakan campuran nanobendalir hibrid pada permukaan silinder menegak dengan punca/penyerap haba serta fluks haba permukaan ditetapkan; dan (v) aliran lapisan sempadan tiga matra tak mantap dalam nanobendalir hibrid berputar pada permukaan meregang. Kajian dimulakan dengan memformulasi model-model matematik yang menakluk aliran lapisan sempadan bagi nanobendalir hibrid yang terdiri daripada persamaan keselanjaran, persamaan momentum, persamaan tenaga dan persamaan kepekatan yang terbentuk dalam persamaan pembezaan separa. Persamaan-persamaan ini dijelmakan kepada persamaan-persamaan pembezaan biasa menggunakan penjelmaan keserupaan yang bersesuaian. Langkah seterusnya adalah mendapatkan penyelesaian berangka bagi sistem persamaan tersebut menggunakan fungsi bvp4c dalam perisian MATLAB. Seterusnya, keputusan berangka yang diperoleh diberi dalam bentuk jadual dan graf bagi pekali geseran kulit setempat, nombor Nusselt setempat, nombor Sherwood setempat, profil halaju, profil suhu dan profil kepekatan serta perbandingan dengan kajian terdahulu juga dibuat. Hasil kajian mendapati bahawa penyelesaian dual wujud dalam julat tertentu bagi parameter regangan/kecutan, parameter sumber/penyerap haba, parameter sedutan, parameter olakan campuran dan parameter penstrataan berganda. Sementara itu, dengan peningkatan nilai isi padu nanozarah, parameter sinaran, nombor Biot, parameter magnet dan penstrataan terma dapat meningkatkan kadar pemindahan haba dan mempercepatkan proses penyejukan, namun menurun dengan kesan parameter punca haba, sudut condong dan parameter putaran. Di samping itu, permukaan silinder mempunyai geseran kulit serta kadar pemindahan haba dan jisim yang lebih tinggi berbanding plat rata. Analisis kestabilan dijalankan bagi menentukan kestabilan penyelesaian dual dalam kajian ini dengan menyelesaikan masalah nilai eigen linear. Hasil analisis mendapati bahawa hanya satu penyelesaian adalah stabil dan boleh dipercayai dalam jangka masa panjang manakala yang lain adalah tidak stabil.