Peristaltischer Transport von Rabinowitsch-Nanoflüssigkeit mit sich bewegenden Mikroorganismen

May 16, 2023

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 1863 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Das Hauptziel der aktuellen Untersuchung ist die Untersuchung einer symmetrischen peristaltischen Bewegung von Mikroorganismen in einer Rabinowitsch-Flüssigkeit (RF). Berücksichtigt wird die Boussinesq-Näherung, eine auftriebsgetriebene Strömung, bei der der Term der Dichte mit der Schwerkraft als lineare Funktion von Wärme und Konzentrationen angenommen wird. Die Strömung bewegt sich unter thermophoretischer Partikelablagerung in einem horizontalen Rohr mit Peristaltik. Die Wärmeverteilung und Volumenkonzentration werden durch Temperaturstrahlung und chemische Reaktionseigenschaften offenbart. Die Originalität der vorliegenden Studie ergibt sich aus der Wichtigkeit, die Vorteile oder Gefahren zu erkennen, die Nanopartikel, Mikroben und Bakterien in der Strömung in peristaltischen Schläuchen verursachen. Die Ergebnisse sind ein Versuch zu verstehen, welche Faktoren zusätzliche Vorteile bringen und/oder Schäden reduzieren. Die steuernden nichtlinearen partiellen Differentialgleichungen (PDEs) werden durch die Verwendung der Näherungen mit langen Wellenlängen (LWL) und Low-Reynolds-Zahlen (LRN) vereinfacht. Diese Gleichungen werden einer Reihe nichtdimensionaler Transformationen unterzogen, die zu einer Sammlung nichtlinearer gewöhnlicher Differentialgleichungen (ODEs) führen. Mithilfe der Homotopiestörungsmethode (HPM) wird die Konfiguration gleichungsanalytischer Lösungen untersucht. Es werden analytische und grafische Beschreibungen für die Verteilungen von Axialgeschwindigkeit, Wärme, Mikroben und Nanopartikeln unter dem Einfluss dieser physikalischen Eigenschaften bereitgestellt. Die wichtigen Erkenntnisse der aktuellen Arbeit können dazu beitragen, die Eigenschaften mehrerer Variationen in zahlreichen biologischen Situationen zu verstehen. Es wurde festgestellt, dass die Kondensation der Mikroorganismen mit dem Anstieg aller Betriebsparameter abnimmt. Dies bedeutet, dass die Entwicklung all dieser Faktoren dazu beiträgt, die Existenz schädlicher Mikroben, Viren und Bakterien in den Peristaltikschläuchen des menschlichen Körpers, insbesondere im Verdauungssystem sowie im Dick- und Dünndarm, zu verringern.

Aufgrund ihrer umfassenden mechanischen und biologischen Nutzung hat die peristaltische Bewegung von Flüssigkeiten in letzter Zeit großes Interesse geweckt. Es handelt sich um eine Form der Flüssigkeitsbewegung, die sich physiologisch im menschlichen Körper entwickelt. Mehrere seiner Eigenschaften wurden in biologischen Formationen beobachtet. Durch Expansions- und Kontraktionswellen wurde während der Peristaltik Flüssigkeit vom Niederdruckbereich in den Hochdruckbereich übertragen. Dieses Phänomen beeinflusst die biologische Bewegung von Flüssigkeiten in verschiedenen physiologischen Systemen, einschließlich der Übertragung von Nahrungsbrei über die Speiseröhre, des Urinflusses von den Nieren zur Blase, der Blutzirkulation in winzigen Blutgefäßen und der Speisebreibewegung in der Speiseröhre Verdauungstrakt. Latham1 galt als der erste, der einen Versuch zur peristaltischen Transportströmung in einer Pumpe organisierte. In kreisförmigen Rohren und Kanälen wurde über die peristaltische Bewegung unter LRN und LWL berichtet2. Zahlreiche Forscher haben sich in den letzten Jahren aufgrund ihrer praktischen Produkte in der Fertigung und im medizinischen Bereich mit Problemen des peristaltischen Transports mit verschiedenen Geometrien befasst. Einige Beispiele für Ströme, die einen peristaltischen Transport erfordern, sind der Urinfluss von der Niere zur Blase, die Entwicklung von Nahrungsmitteln im Darmsystem, die intrauterine Flüssigkeitsbewegung und die Vasomotorik der winzigen Blutarterien. Die Entwicklung von Fingerpumpen, Rollenpumpen und Blutpumpen waren nur einige industrielle Anwendungen, die diesen peristaltischen Transportmechanismus nutzten. Es wurden Untersuchungen durchgeführt, wie ein Endoskop und die Wärmeübertragung die peristaltische Bewegung einer inkompressiblen Walters-B-Flüssigkeit in einem geneigten Rohr beeinflussen3. Es zeigte sich, dass der Volumenstrom, der Wärmeerzeugungsfaktor und der Neigungswinkel alle einen zunehmenden Einfluss auf den Druckgradienten hatten. Wenn der Endoskopradius zunimmt, ist das Pumpen am besten. Anhand der peristaltischen Bewegung einer MHD-Walters-B-Flüssigkeit über ein durchlässiges Material in einem geneigten asymmetrischen Kanal wurden die Folgen der Wärmeübertragung untersucht4. Da keine Untersuchungen zum Einfluss von MHD auf den peristaltischen Fluss einer Walters-B-Flüssigkeit durch ein durchlässiges Material in einem geneigten asymmetrischen Kanal mit Wärmeübertragung durchgeführt wurden, war das Problem neu. Es wurde dokumentiert, dass Ellis‘ Flüssigkeit in einem symmetrischen Rohr mit nachgiebigen Wänden Temperatur und homogen-heterogene Reaktionen für die peristaltischen Transportphänomene übertragen kann5. Die Ergebnisse mehrerer Newtonscher und nicht-Newtonscher Prototypen wurden sorgfältig geprüft. Die Arbeit umfasst eine große Vielfalt an Produkten in der biomedizinischen Wissenschaft. Mithilfe eines homotopiebasierten Ansatzes und der Bruchrechnung wurde der Dünnfilmfluss einer nicht-newtonschen pseudoplastischen Flüssigkeit an einer vertikalen Wand untersucht6. Darüber hinaus wurde im fraktionierten Raum auch der Einfluss zahlreicher Faktoren auf die Geschwindigkeit untersucht. Asymmetrische nachgiebige Kanäle mit rheologischen Eigenschaften, verbesserte Dämpfungswerkzeuge, Sicherheitsvorrichtungen und zahlreiche besondere technische Techniken wurden bei der Analyse der Auswirkungen von Wärmestrahlung und Schlupf auf den peristaltischen Fluss der Sisko-Flüssigkeit7 berücksichtigt. Der Adomian-Zerlegungsansatz wurde verwendet, um den peristaltischen Fluss in einem geneigten asymmetrischen Kanal mit Masse- und Wärmeübertragung zu untersuchen8. Unter Verwendung der Konventionen der LRN- und LWL-Näherungen wurden die resultierenden Gleichungen vereinfacht. Die Bewegung wurde in einem Wellenreferenzrahmen ausgewertet, der sich mit der Geschwindigkeit der Welle bewegte. In einem ungleichmäßig geneigten Rohr wurden die Auswirkungen der Wandeigenschaften und des Cu-Wasser-Nanofluids untersucht9. In dieser Arbeit wurden auch die Temperatur- und Geschwindigkeitsschlupfeffekte zusammen mit der zweidimensionalen Strömung einer viskosen Nanoflüssigkeit, die durch peristaltische Bewegung erzeugt wird, berücksichtigt. Mithilfe der LWL-Näherung wurden die Eigenschaften peristaltischer Konstruktionen durch die Dominanz viskoser Kräfte gegenüber Trägheitskräften definiert. Es wurde eine Analyse des peristaltischen Casson-Flüssigkeitstransports im Hinblick auf die Existenz von Stoff- und Wärmeübertragung sowie die Auswirkungen von Schlupfbedingungen und Wandeigenschaften in einem ungleichmäßig geneigten Rohr durchgeführt10.

Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten finden vielfältige Einsatzmöglichkeiten in der Fertigung und im Geschäftsleben, was die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler wieder auf sich gezogen hat. Beispiele für diese Anwendungen waren die Entfernung von Rohöl aus Erdölprodukten, das Mischen von Nahrungsmitteln, die oszillierende Strömung im Darm sowie die Strömung von Plasma, Blut, Kernbrennstoffschlämmen, flüssigen Metallen und Quecksilberamalgamen. Elastoviskose Flüssigkeiten haben großes Forschungsinteresse an nicht-Newtonschen Flüssigkeitsmodellen geweckt, da sie für die Lösung vieler technischer Probleme von entscheidender Bedeutung waren, darunter die Herstellung von Kunststoffprodukten wie Rayon und Nylon, die Reinigung von Rohöl, die Zellstoff- und Papierherstellung. die Textiltechnik, die Behandlung von Umweltverschmutzung, die Erdölproduktion und die Reinigung von Regenwasser11 und12. Es wurde eine Verhaltensanalyse der magnetisch beeinflussten dreidimensionalen (3D) Quetschbewegung von Nanoflüssigkeiten in einem Rotationskanal durchgeführt13. Als Basisflüssigkeit im Kanal wurde Wasser verwendet, da es eine Vielzahl von Nanopartikeln enthält, darunter Silizium, Kupfer, Silber, Gold und Platin. Zur Auflösung eines hochgradig nichtlinear interagierenden Systems wurde das HPM verwendet. Oldroyd-Flüssigkeiten sind eine Art Maxwell-Flüssigkeiten, die erhebliche Auswirkungen auf eine Vielzahl technischer, wissenschaftlicher und fertigungstechnischer Anwendungen haben. Folglich wurde unter Verwendung des Oldroyd-6-Konstanten-Modells sowohl für Hebe- als auch für Entleerungssituationen eine Studie im Bruchteilraum an Oldroyd-Flüssigkeiten in einer Dünnschicht-Bewegungsumgebung beschrieben14. Eines der nicht-Newtonschen Modelle, das für das Verständnis der komplizierten rheologischen Eigenschaften biologischer Flüssigkeiten notwendig war, war das RF. Sein kubischer Spannungsprototyp zeigte die Eigenschaften von Newtonschen Flüssigkeiten wie Luft und Wasser, strukturviskosen oder pseudoplastischen Flüssigkeiten wie Blutplasma, Ketchup und Sirup sowie strukturviskosen oder dilatanten Flüssigkeiten wie Sand, Oobleck und Polyethylenglykol. Die traditionelle Leistung nicht-Newtonscher Flüssigkeitsströme hat in den letzten Jahren in biologischen, medizinischen und Fertigungsanwendungen an Bedeutung gewonnen. Der Rahmen wurde von Rabinowitsch15 zur Untersuchung der grundlegenden Eigenschaften nicht-Newtonscher Flüssigkeiten entwickelt. Es wurde untersucht, wie konvektive Wärmeübertragung und unterschiedliche Flüssigkeitseigenschaften die peristaltische Struktur von RF in einem kleinen durchlässigen Kanal beeinflussen16. Außerdem wurde untersucht, wie sich die Neigung auf die Wände des Reklamationskanals auswirken könnte. Die mechanischen Eigenschaften eines HF-Modells und der Einfluss der Wärmeleitfähigkeit auf diese wurden untersucht17. Es wurde angenommen, dass die Strömung durch eine metachronale Welle verursacht wurde, die durch kontinuierliches Schlagen von Flimmerhärchen gegen die Wände einer horizontalen kreisförmigen Röhre erzeugt wurde. Berücksichtigt wurden Untersuchungen der Wandeigenschaften und ein mathematisches Modell für den peristaltischen Transport vom RF-Typ in einem ungleichmäßigen Rohr mit gekoppelten Auswirkungen der viskosen Dissipation und konvektiven Grenzanforderungen18. In alltäglichen Anwendungen, einschließlich Maschinen, dem menschlichen Körper und medizinischen Geräten, ist die Bewegung nicht-Newtonscher Flüssigkeiten in Rohren und Rohrleitungen von entscheidender Bedeutung. Aufgrund einer Reihe von Faktoren erwiesen sich Singh und Singhs19 Untersuchung dieser Phänomene mittels HF als nicht ausreichend, und zahlreiche nicht-Newtonsche Flüssigkeitsmodelle wurden gelegentlich von Forschern in Betracht gezogen. Unter Verwendung des RF-Modells und der LWL- und LRN-Näherungen wurde das Problem der Temperaturübertragung und des peristaltischen Transports von nicht-Newtonschen Flüssigkeiten untersucht20. Sie fanden Ausdrücke für Temperatur, Reibungskraft und Druckgradienten. Im peristaltischen Strom eines RF in einem geneigten Kanal wurden die Auswirkungen der nachgiebigen Wand und der unterschiedlichen Flüssigkeitseigenschaften untersucht21. Die Flüssigkeit hatte je nach Kanaldicke unterschiedliche Viskositäten, außerdem wurde die wärmeabhängige Wärmeleitfähigkeit berücksichtigt. Das Hauptziel dieser Forschung besteht darin, die Modellierung gemischter Konvektionsströmungen für den physiologischen HF-Transport unter konvektiven Bedingungen zu untersuchen22. In einem geneigten Schlauch wurde die peristaltische Strömungsbewegung berücksichtigt. Die RF berücksichtigte auch die Auswirkungen gemischter Konvektion und konvektiver Grenzbeschränkungen. Die nicht-Newtonsche RF wurde im Rahmen der Untersuchung des peristaltischen Flusses in einem Rohr23 untersucht. Bei der Betrachtung der Hauptfaktoren in den Navier-Stokes-Gleichungen wurden Lösungen für eine Flüssigkeitsbewegung in axialer Richtung anhand des Druckgradienten gefunden. Für den HF-Prototyp mit den Steifigkeits- und dynamischen Dämpfungseffekten durch das durchlässige Darcy-Brinkman-Forchheimer-Medium wurde der Einfluss von Wärme und Massentransport auf die Partikel-Flüssigkeits-Suspension untersucht24. Die Ergebnisse mehrerer flüssiger Prototypen (Verdünnungs-, Verdickungs- und viskose Modelle) wurden sorgfältig geprüft. Bei der Scherverdünnung wurde festgestellt, dass sich die Geschwindigkeitsverteilung bei höheren Beträgen des viskosen Dämpfungsstoßes sowie der Steifigkeit und des Steifigkeitsfaktors verbessert, während die Modellierung der Verdickungsnatur ein widersprüchliches Verhalten zeigte. Um die Auswirkungen des Hall-Stroms und der Jouleschen Erwärmung auf die peristaltische Bewegung der Blutbewegung zu erklären, wurde ein theoretischer Rahmen vorgestellt25. Bei einer leichten Stenose erfolgt der Fluss über eine verjüngte Arterie. Zur Durchführung des Prozesses wurde ein externes, konstantes Magnetfeld verwendet. Mit der RF kann die Blutstruktur bestimmt werden.

Biokonvektion hat verschiedene Anwendungen sowohl in biologischen Systemen als auch in Nanomaterialien. Dies stellt einen Dichtegradienten dar, der durch die bakterielle Motilität beeinflusst wird und einen konvektiven Wärmetransport in einer makroskopischen Flüssigkeit verursacht. Diese selbstfahrenden, beweglichen Bakterien erhöhen die Konzentration der Trägerflüssigkeit, indem sie sich auf einem bestimmten Weg fortbewegen, was zu Biokonvektion führt. Das Auftreten der Biokonvektion bei der Konvektion von Nanoflüssigkeiten wurde durch die Existenz schwerer Mikroorganismen verursacht, die sich auf der Seite der leichten Flüssigkeit ansammeln. Die makroskopische Bewegung bei diesen Phänomenen wurde durch die winzige Beweglichkeit der Bakterien verursacht. Der Brownsche Fluss und die Thermophorese in der Nanoflüssigkeit treiben die Nanomaterialien voran. Daher wird die Bewegung der bakteriellen Flagellen durch die Mobilität von Nanomaterialien nicht beeinflusst. Die Zugabe von Mikroorganismen zu einer Nanoflüssigkeit erhöhte die Stabilität der bereitgestellten Suspension26. Die stationäre Transfergrenzschichtbewegung mit einem leistungsstarken Objekt, das in einer durchlässigen Umgebung voller Nanopartikel, einschließlich gyrotaktischer Mikroorganismen, eingeschlossen ist, wurde rechnerisch untersucht27. Sie behaupteten, dass das Volumen, die Temperatur und das Verhältnis der Übertragung beweglicher Bakterien alle erheblich von den Biokonvektionsvariablen beeinflusst würden. Sowohl im Fall der beheizten als auch der gekühlten Kugel wurde die stetige Bewegung der gemischten Konvektionsgrenzschicht um eine feste Kugel mit konstanter Oberflächenwärme, die von einem durchlässigen Medium umgeben ist, das mit einer Nanoflüssigkeit gefüllt ist, die gyrotaktische Mikroorganismen in einem vertikal nach oben fließenden Strom enthält, numerisch untersucht28. Eine poröse, aufrecht laufende Barriere wurde verwendet, um die Biokonvektion zu untersuchen, die durch die hydromagnetische Bewegung einer neuartigen Nanoflüssigkeit auf Flüssigkeitsbasis hervorgerufen wird, die bewegliche Mikroorganismen und Nanopartikel enthält29. Es wurde beobachtet, dass die MHD-Lamina-Grenzschichtströmung auf einer dehnbaren Oberfläche mit gemischter Konvektion und einer elektrisch leitenden wasserbasierten Nanoflüssigkeit, die gyrotaktische Mikroorganismen enthält, auftrat30. Eine ausführliche Erklärung der Biokonvektion in Suspensionen oxytaktischer Bakterien wurde für den Beginn der Biokonvektion in einer Suspension gyrotaktischer/oxytaktischer Mikroorganismen unter verschiedenen Umständen erstellt31. Der Einfluss kleiner, leistungsstarker Partikel auf eine verdünnte Flüssigkeit, die gyrotaktische Mikroorganismen enthält, wurde berechnet, und die Wirkung der Biokonvektion auf winzige Feststoffe wurde anhand des Konzepts der erfolgreichen Diffusionsfähigkeit bewertet. Die Technologieentwicklung und -anwendung hängt in hohem Maße davon ab, wie sich Mikroben an Luft-Flüssigkeits-Grenzflächen und der Kontaktliniendynamik auf natürliche Weise verhalten. Die Bildung zentimetergroßer Tröpfchen wurde bereits untersucht32. Die peristaltische Bewegung der Carreau-Yasuda-Flüssigkeit um ein Mikrogefäß mit oxytaktischen Bakterien und Nanomaterialien wurde in einem vertikal asymmetrischen Kanal untersucht33. Obwohl denitrifizierende Bakterien einen ungünstigen Chemotaxis-zu-Sauerstoff-Gradienten aufweisen, haben Untersuchungen zu physiochemischen Eigenschaften ergeben, dass bösartige Zellen sogar in gesundes Gewebe gelangen können, wenn sie niedrigen Sauerstoffwerten (Sauerstoffabwehrmitteln) ausgesetzt werden. Daher ist es notwendig, die Wirkungen oxytaktischer Mikroorganismen und Nanopartikel sowie ihre Rolle im Arzneimittelträgersystem zu untersuchen. Durch den MHD-Fluss eines inkompressiblen Nanofluids, das dem nicht-Newtonschen Jeffrey-Modell folgt, wurde das Verhalten beweglicher Mikroorganismen untersucht34. Aufgrund ihrer vielen Vorteile, darunter Flusskontrolle in Fluidiknetzwerken, Flüssigkeitspumpen, thermischen Reaktoren, Mischen, Flüssigkeitsrühren, Flüssigkeitschromatographie und Mikrokühlern, war die elektromagnetische Hydrodynamik (EMHD) von besonderer Bedeutung. Basierend auf diesen Anwendungen wurden Gleiteffekte auf die elektromagnetischen Kräfte auf den Wasserfluss mit Mikroorganismen über eine Riga-Platte angewendet35.

Zahlreiche wichtige Phänomene werden in der Natur durch nichtlineare PDEs bestimmt. Da exakte Lösungen im Allgemeinen nicht erreichbar sind, wurden numerische, experimentelle und analytische Lösungen berücksichtigt. In diesen Situationen war eine Störungsmethode erforderlich. Ingenieure haben häufig verschiedene Störungstechniken eingesetzt, um ein breites Spektrum realer technischer Probleme anzugehen. Obwohl sie praktische Herausforderungen mit sich brachten, weisen diese Ansätze erhebliche Nachteile auf. Sie gehen von einem kleinen oder großen Parameter aus, was bedeutet, dass mindestens eine Unbekannte durch mehrere kleine Parameter charakterisiert sein muss. Dies ist nicht immer der Fall, da nicht alle nichtlinearen Gleichungen einen kleinen Parameter haben. Die Ergebnisse dieser Methoden waren oft für winzige Werte dieses Parameters genau, selbst wenn ein so kleiner Parameter vorkam. Für vereinfachte lineare Gleichungen sind möglicherweise nicht immer Anfangs- und Randbedingungen erforderlich, da sich die resultierende lineare Gleichung häufig in wichtigen Punkten von der ursprünglichen nichtlinearen Gleichung unterscheidet. Die ursprünglich verwendeten Näherungen waren daher weit von der genauen Formel entfernt. Die Hauptursache für die Mängel vieler Störungsverfahren war die Annahme kleiner Parameter. Es schien, dass die meisten nichtlinearen Situationen ohne kleine Parameter neue Ansätze erfordern. Das HPM wurde kürzlich entwickelt, um die analytische Lösung für eine Differentialgleichung zu finden. Es ist derzeit für viele Bereiche von großem Interesse. Dies lag daran, dass dadurch möglicherweise mehrere leichte nichtlineare Schwierigkeiten gleichzeitig behoben werden. Die ursprüngliche Idee für HPM stammt vom chinesischen Mathematiker Prof. He36. Im Vergleich zu anderen Analyseverfahren vereinfacht und beschleunigt dieser Ansatz die Berechnung analytischer Ergebnisse und wurde von verschiedenen Wissenschaftlern als Beispiel in ihren jeweiligen Fachgebieten genutzt. Daher wurden HPM-basierte Methoden zur Lösung nichtlinearer Probleme wie nichtlinearer Wärmeübertragung, Strömungsmechanik und vielen anderen eingesetzt. Moatimid et al.37 verwendeten bei ihrer Untersuchung beweglicher Mikroorganismen einen MHD-Fluss einer inkompressiblen Nanoflüssigkeit basierend auf dem nicht-Newtonschen Jeffrey-Modell. Durch die Verwendung geeigneter Ähnlichkeitstransformationen wurden die strukturellen PDEs von Bewegung, Energie, Nanopartikel-Volumenanteil und Mikrobenintensität in einen Satz nichtlinearer ODEs umgewandelt. Mithilfe des HPM wurden analytisch dargestellte Lösungen gefunden. Es wurde untersucht, wie sich ein inkompressibles Nanofluid einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit nachbewegt. Der Casson-Prototyp definierte die Leistung der nicht-Newtonschen Flüssigkeit. Das HPM wurde zur systematischen Analyse der grundlegenden Bewegungsgleichungen eingesetzt.

Der wichtigste Zweck der vorliegenden Studie besteht darin, die symmetrische peristaltische Bewegung von Mikroorganismen zu untersuchen, die in RF vor dem Hintergrund der oben genannten Faktoren und aufgrund der industriellen Bedeutung von RF häufig vorkommen. Die Innovation des vorliegenden Modells ergibt sich aus seinen wichtigen Anwendungen in den peristaltischen Kanälen des menschlichen Körpers durch das Verdauungs-, Harn- und Atmungssystem. Die Bedeutung der Erkennung und Kontrolle des erkennenden Flusses, von Nanopartikeln, Mikroben, Viren und Bakterien durch die Erhöhung oder Reduzierung verschiedener Parameter, um die nützlichen Aktivitäten zu erhöhen und die schädlichen zu verringern. Betrachtet wird die Strömung in einem vertikalen Rohr mit Peristaltik und thermophoretischer Partikelablagerung. Wärmestrahlung und die Eigenschaften chemischer Reaktionen beeinflussen das Temperaturprofil und die Volumenkonzentration. Die LWN- und LRN-Näherungen werden angewendet, um die grundlegenden nichtlinearen PDEs zu vereinfachen. Diese Gleichungen werden einer Reihe nichtdimensionaler Transformationen unterzogen, wodurch eine Sammlung von ODEs entsteht, die nicht linear sind. Das HPM wird zur Analyse des Entwurfs gleichungsanalytischer Lösungen verwendet.

Daher wird diese Arbeit durchgeführt, um Antworten auf die folgenden Fragen zu liefern:

Wie verhält sich der Fluss von Mikroorganismen innerhalb eines RF, wenn er durch einen peristaltischen Pfad fließt?

Welche Auswirkungen haben Strahlung, Temperaturquellen, chemische Reaktionen und thermophoretische Reaktionen auf die strömungsbezogenen Verteilungen?

Wie funktionieren Geschwindigkeit, Temperatur, Nanopartikel und Mikroorganismenverteilungen mit den hypothetischen Vorstellungen?

Welche grundsätzliche Bedeutung haben die überzeugten Parameter?

Der Rest dieses Manuskripts ist wie folgt aufgebaut: Abschnitt „Modellierung und Lösung der Struktur“ stellt den Ansatz des Problems, die anwendbaren Randbedingungen, die zugehörigen physikalischen Koeffizienten und die geeigneten nichtdimensionalen Transformationen vor. Unter Verwendung des HPM werden im Abschnitt „Lösungsverfahren“ die analytischen Lösungen des abgeschlossenen Randwertproblems demonstriert. Der Abschnitt „Ergebnisse und Diskussionen“ erläutert und diskutiert die Ergebnisse mit einigen wichtigen physikalischen Interpretationen. Die abschließenden Bemerkungen und Kommentare sind im Abschnitt „Abschließende Bemerkungen“ dargestellt.

Ziel des aktuellen Artikels ist es, den peristaltischen Transport eines nicht-Newtonschen zweidimensionalen RF zu untersuchen, der fluktuierende bewegliche, gyrotaktische Mikroorganismen in der Wirkung von Wärmestrahlung, Wärmequelle, chemischer Reaktion und thermophoretischer Partikelablagerung für die Nanopartikelbewegung enthält. Der Durchfluss erfolgt durch einen peristaltischen Sinuswellenkanal. Berücksichtigt wird die kartesische Koordinatenstruktur, bei der die \(X\)-Achse mit der Kanalachse vereint ist und die \(Y\)-Achse vertikal verläuft. Die Geometrie der Kanalwände21 wird wie folgt dargestellt:

Die Kanalbeschränkungen werden bei einheitlichen unterschiedlichen Temperaturen, Nanopartikel-Volumenanteilen und Mikroorganismenkonzentrationen aufrechterhalten. Entsprechend der oben genannten Konstruktion wird der Prototyp in Abb. 1 erläutert und dargestellt. Das vorliegende Strömungsmodell hat zahlreiche bedeutende und interessante medizinische, industrielle und ingenieurtechnisch relevante Implikationen. Es gibt viele lebenswichtige Prozesse, die mit dem Fluss in Peristaltikschläuchen zusammenhängen, insbesondere beim Menschen und allen lebenden Organismen, wie zum Beispiel der Weg der Nahrung durch das Verdauungssystem. Darüber hinaus sind viele Industriemaschinen und -instrumente in ihrem Arbeitsmechanismus auf Bewegung mit Peristaltik (Peristaltikpumpen) angewiesen.

Stellt das theoretische Modell dar.

Eine peristaltische Dosierpumpe ist eine Art Zwangsförderpumpe, bei der die Flüssigkeit in peristaltischer Bewegungsform durch ein flexibles Rohr gedrückt wird. Rollenräder sind mit einem Drehteil verbunden, das von einem Motor gesteuert wird. Während sich der Rotor dreht, drücken die Rollen das Rohr zusammen, um die Flüssigkeit nach vorne zu drücken. Diese Art von Pumpen pumpt unreine Flüssigkeiten, die Partikel wie Nanopartikel, Mikroben und Bakterien enthalten, in Systeme mit niedrigerem Druck. Die durch die peristaltische Pumparbeit entstehenden gleichmäßigen Kräfte beschädigen die benötigten Flüssigkeiten im Rohr nicht38 und39. Peristaltische Pumpen werden auch in medizinischen Destillationspumpen, Dialysemaschinen (Nierenwaschmaschinen) und Pumpenmaschinen mit offenem Herzen verwendet. Sie eignen sich auch für Pumpen in der Landwirtschaft, Spender für flüssige Lebensmittel, beispielsweise für flüssigen Käse, für die pharmazeutische Produktion, für aggressive Chemikalien aller Art und Dosiersysteme, für Farben, Pigmente, für den Druck und für Flüssigkeitspumpen in Waschmaschinen.

Die Scherspannungsformel \(\underline{\underline{S}}\) des RF kann wie folgt charakterisiert werden20,21:

Das RF-Modell verhält sich wie die Newtonsche Flüssigkeit, wenn \(\alpha^{*} = 0\), und verhält sich wie eine pseudoplastische Flüssigkeit, wenn \(\alpha^{*} > 0\), während es sich wie eine dilatante Flüssigkeit verhält, wenn \ (\alpha^{*} < 0\).

In Übereinstimmung mit den oben genannten Standards können die grundlegenden Kontinuitätsformeln sowie Impulsgleichungen mit Temperatur, Konzentration und Mikroorganismenverteilungen wie folgt erstellt werden:

Die Kontinuitätsgleichung21 ergibt

Die Impulsformel in \(X\)-path21,30,34 ergibt

Es ergibt sich die Impulsgleichung in \(Y\)-Richtung21

Die Temperaturformel ergibt sich aus der Existenz von Wärmestrahlung und Temperaturressource40,41,42

Die Nanopartikelkonzentrationsformel mit dem Einfluss der thermophoretischen Geschwindigkeit und der chemischen Reaktion5,35 und40 ergibt

wobei \(V_{T} = - \frac{{k^{*} \upsilon }}{{T_{2} }}\nabla T\).

Darüber hinaus liefert die Mikroorganismen-Diffusionsgleichung31 und35

Die vorliegende Untersuchung wird durch die vorstehenden Formeln eingeschränkt. Sie müssen eine Reihe von Grenzanforderungen erfüllen. Die notwendigen Grenzkriterien22 lassen sich wie folgt identifizieren:

Um eine Wellenkonstruktion \((x,y)\) zu beginnen, die sich mit der Geschwindigkeit \(c\) außerhalb der gegebenen Grenze ändert, werden die folgenden Transformationen als 20,24 und 40 vorgeschlagen:

Dementsprechend gilt Gl. (3)–(8) werden:

Zusätzlich,

mit den Grenzkriterien

Schließlich ist das Problem an dieser Stelle wohlbekannt. Die Lösung wird im Abschnitt „Ergebnisse und Diskussionen“ kristallisiert.

Die große Aufmerksamkeit dieser Analyse gilt dem Hautreibungsfaktor, der sich aus der Viskosität der Flüssigkeit, durch die er fließt, ergibt und wie folgt definiert ist:

wohingegen die Nusselt-Zahl, die Sherwood-Zahl und die Motile-Zahl Zahlen sind, die nur im Rahmen der Grenzschichttheorie erforderlich sind. Daher liegt in dieser Untersuchung der Schwerpunkt auf der Diskussion des Hautreibungskoeffizienten.

Die dimensionslose Methode kann verwendet werden, um Mengen durch Verwendung messbarer Einheiten zu reduzieren. Die entsprechenden dimensionslosen Größen21 und34 können wie folgt geschrieben werden:

Die nichtdimensionalen Variablen (19) werden sowohl in die Materialgleichung von RF (2) als auch in die Hauptformeln der Bewegung eingesetzt, wie in den Gleichungen gezeigt. (11)–(16), mit den Grenzbeschränkungen (17) und dem Hautreibungsparameter (18). Der Einfachheit halber wurde die Sternmarkierung entfernt und es werden sowohl die LWL \((\delta < < 1)\)- als auch die SRN-Näherung17 erwartet. Daher können die Hauptformeln zur Regelung des Flüssigkeitsstroms wie folgt umformuliert werden:

Zusätzlich ergeben sich folgende Randbedingungen:

Außerdem wird der Hautreibungsparameter zu:

Der Einfachheit halber können alle physikalischen Faktoren in der dimensionslosen Struktur wie folgt kommuniziert werden:

\(Gr = g\beta^{*} (1 - C_{2} )(T_{1} - T_{2} )a^{2} /c\mu\), \(N_{r} = g (\rho_{p} - \rho_{f} )(C_{1} - C_{2} )a^{2} /\rho_{f} c\mu\), \(\alpha = \frac{{ \mu^{2} c^{2} }}{{a^{2} }}\alpha^{*}\), \(R_{b} = g\gamma (\rho_{m} - \rho_ {f} )(N_{1} - N_{2} )a^{2} /\rho_{f} c\mu\), \(R_{d} = \frac{{16\sigma^{*} T_{2}^{3} }}{{3kk^{*} }}\), \(\Pr = \upsilon (\rho C)_{f} /k\), \(\Gamma = - k ^{*} (T_{1} - T_{2} )/T_{2}\), \(Sc = \upsilon /D_{B}\), \(R = R_{1} a^{2} /\upsilon\), \(\sigma = N_{2} /(N_{1} - N_{2} )\) und \(Pe = b\,Wc/D_{m}\).

An dieser Stelle ist zu beachten, dass die Problemformulierung, wie sie in den Gl. (20)–(25) ist die Produktion von20 für \(Gr = R = \chi = R_{d} = 0\).

Die analytische Lösung des Randwertproblems (23)–(25) unter Verwendung der entsprechenden Grenzkriterien (26) wurde unter Verwendung des HPM36 und37 erhalten. He36 ist offiziell der erste, der eine ODE löst, indem er einen künstlich in die PDEs eingebauten Faktor \(q \in \left[ {0,\,1} \right]\) festlegt. Das HPM gehört zu den bemerkenswerten neuartigen Methoden zur Lösung sowohl linearer als auch nichtlinearer PDES. Zur Lösung der oben genannten Formeln kann folgende Formulierung verwendet werden:

Aus Sicht des vorangehenden Verfahrens werden anstelle von \(\beta (y,q)\) die abhängigen Funktionen \(\theta ,\,\phi\) und \(\chi\) in die folgende Gleichung eingesetzt:

Einfügen von Gl. (31) in Gl. (28)–(30) und den entsprechenden Randkriterien (26) mit der Gleichsetzung der ähnlichen Exponenten von \(q\)-Termen erhalten wir die Gleichungen nullter Ordnung wie folgt:

wobei \(\psi\) für die Funktionen \(\theta_{0} ,\,\phi_{0}\) und \(\chi_{0}\) steht, mit den Randeinschränkungen:

Die Gleichungen erster Ordnung lauten wie folgt:

mit den Randbedingungen:

und die Gleichungen zweiter Ordnung lauten wie folgt:

mit den Randbedingungen:

Folglich sind die Profile der Funktionen \(\theta \,,\,\phi\) und \(\chi\), wenn \(q \to 1\) in Gl. (31) lässt sich wie folgt darstellen:

Zur leichteren Weiterverfolgung der Arbeit werden die arithmetischen Ausdrücke von \(a_{1} - a_{17}\) an dieser Stelle nicht aufgeführt. Sie sind jedoch im Anhang verfügbar, der als Link zu ergänzenden Informationen am Ende des Artikels zu finden ist.

Ersetzen der Gleichungen. (42)–(44) in Gl. (20), die Schubspannung \(S_{xy}\) zusammen mit der notwendigen Randform:

was direkt wie folgt formuliert werden kann:

wobei \(b_{1} ,\,b_{2} ,.......,b_{6}\) im Anhang aufgeführt sind, der als Link zu ergänzenden Informationen am Ende des Anhangs zu finden ist Artikel.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Ausdruck des Geschwindigkeitsprofils aus der konstitutiven Gl. (22) hinsichtlich der Grenzkriterien ist in Gl. (26) als:

Die Konstanten \(a_{18} - a_{36}\) sind auch im Anhang enthalten, der als ergänzender Informationslink am Ende des Artikels zu finden ist. Abschließend werden im nächsten Abschnitt die Auswirkungen der verschiedenen Parameter, die diese Untersuchung steuern, auf Geschwindigkeit, Temperatur, Nanopartikel und Mikroorganismenprofile gezeigt, zusammen mit einer Reihe von Tabellen und Diagrammen zur detaillierteren Erläuterung.

In der vorliegenden Arbeit wird die Bewegung einer Nanoflüssigkeit nach dem nicht-Newtonschen RF-Archetyp über ein peristaltisches horizontales Rohr unter einem konstanten Druckgradienten untersucht. Berücksichtigt werden die Wärmeübertragung und der Volumenanteil der Nanopartikel sowie die Konzentrationsverteilungen der Mikroorganismen, zusammen mit der Wirkung von Wärmestrahlung, Wärmequelle, chemischen Reaktionseigenschaften und thermophoretischer Partikelablagerung. Die dimensionslosen Differentialgleichungen. (20)–(25) mit den Grenzfällen (26) werden mit Unterstützung des HPM gelöst. Der vorhandene Fluss ist für zahlreiche biologische und medizinische Zwecke von erheblicher Bedeutung, beispielsweise für die Übertragung von Flüssigkeiten und Nahrungsmitteln im menschlichen Körper, die im gesunden Zustand als symmetrische peristaltische Bewegung betrachtet werden. Es ist auch auf die Struktur einiger therapeutischer chirurgischer Instrumente wie Endoskope anwendbar. Darüber hinaus ist die peristaltische Bewegung, wie bereits erwähnt, in verschiedenen Fertigungs- und Produktionswerkzeugen wie Schlauchpumpen anwendbar.

Um die aktuelle Arbeit physisch zu veranschaulichen, werden dementsprechend die Einflüsse mehrerer Faktoren veranschaulicht, und die Ergebnisse werden in diesem Abschnitt durch eine Reihe von Abbildungen unter Verwendung der Mathematica-Software 12.0.0.0 angezeigt. Die dokumentierten nichtdimensionalen Faktoren bestehen aus dem pseudoplastischen Parameter \(\alpha\), der Grashof-Zahl \(Gr\), der Auftriebsverhältniszahl \(N_{r}\) und der Biokonvektions-Rayleigh-Zahl \(R_{b}\). , die Schmidt-Zahl \(Sc\), die Prandtl-Zahl \(\Pr\), der Reaktionsgeschwindigkeitsfaktor \(R_{d}\), der Strahlungskoeffizient \(R\), der Wärmequellenkoeffizient \(Q\ ), die Peclet-Zahl \(Pe\), die Biokonvektionskonstante \(\sigma\) und der thermophoretische Parameter \(\Gamma\). Im Folgenden werden die Auswirkungen dieser Faktoren auf Geschwindigkeit, Temperatur, Nanopartikel- und Mikroorganismenverteilung hervorgehoben. Diese gegenseitigen Auswirkungen werden anhand der Abbildungen dargestellt. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 und 19. Das bestehende Einfangphänomen wird auch in einigen Abbildungen verdeutlicht. 20, 21, 22 und 23 entsprechend den Variationen einiger der oben genannten Faktoren, und einige bewertete Mengen an Hautreibung sind in Tabelle 1 dargestellt.

Die Auswirkung des pseudoplastischen Koeffizienten \(\alpha\) auf die Geschwindigkeitsverteilung \(u\).

Der Einfluss der Grashof-Zahl \(Gr\) auf das Geschwindigkeitsprofil \(u\).

Der Einfluss des Auftriebsverhältnisfaktors \(N_{r}\) auf die Geschwindigkeitsverteilung \(u\).

Der Einfluss der Biokonvektions-Rayleigh-Zahl \(R_{b}\) auf das Geschwindigkeitsprofil \(u\).

Der Einfluss der Prandtl-Zahl \(\Pr\) im Fall eines Kühlkörpers auf das Temperaturprofil \(\theta\).

Der Einfluss der Prandtl-Zahl \(\Pr\) im Fall einer Wärmequelle auf das Wärmeprofil \(\theta\).

Die Auswirkung des Wärmeressourcenkoeffizienten \(Q\) auf die Wärmeverteilung \(\theta\).

Der Einfluss des Strahlungskoeffizienten \(R_{d}\) auf die Wärmeverteilung \(\theta\).

Das Nanopartikelprofil \(\phi\) für verschiedene Mengen der Schmidt-Zahl \(Sc\).

Das Nanopartikelprofil \(\phi\) für verschiedene Beträge des Wärmequellenkoeffizienten \(Q\).

Die Nanopartikelverteilung \(\phi\) für verschiedene Beträge des chemischen Reaktionskoeffizienten \(R\).

Die Nanopartikelverteilung \(\phi\) für verschiedene Beträge des Strahlungsparameters \(R_{d}\).

Das Nanopartikelprofil \(\phi\) im Fall von Kühlkörpern für unterschiedliche Mengen der Prandtl-Zahl \(\Pr\).

Das Nanopartikelprofil \(\phi\) im Falle einer Wärmequelle für unterschiedliche Mengen der Prandtl-Zahl \(\Pr\).

Die Mikroorganismenverteilung \(\chi\) für verschiedene Mengen der Peclet-Zahl \(Pe\).

Das Mikroorganismenprofil \(\chi\) für verschiedene Mengen der Schmidt-Zahl \(Sc\).

Die Mikroorganismenverteilung \(\chi\) für unterschiedliche Beträge der Biokonvektionskonstante \(\sigma\).

Die Mikroorganismenverteilung \(\chi\) für verschiedene Beträge des chemischen Reaktionskoeffizienten \(R\).

Konturdiagramm der Geschwindigkeit für mehrere Beträge der Biokonvektions-Rayleigh-Zahl \(R_{b}\).

Konturdiagramm der Geschwindigkeit für mehrere Beträge der Auftriebsverhältniszahl \(N_{r}\).

Konturdiagramm der Geschwindigkeit für verschiedene Beträge des pseudoplastischen Faktors \(\alpha\).

Konturdiagramm der Geschwindigkeit für verschiedene Beträge der Grashof-Zahl \(Gr\).

Zur weiteren Zweckmäßigkeit werden die oben genannten Profile gegen die dimensionslose Variable \(y\) für einige durchschnittliche Beträge der relevanten Einschränkungen dargestellt, die sich entsprechend dem diskutierten Faktor in jedem Diagramm wie folgt ändern:

Tabelle 1 enthält bestimmte Schätzungen des Hautreibungsparameters bei \(y = h\) für verschiedene Beträge der Grashof-Zahl \(Gr\), der Auftriebsverhältnis-Zahl \(N_{r}\), der Biokonvektions-Rayleigh-Zahl \(R_{ b}\) und die Prandtl-Zahl \(\Pr\). Wie aus dieser Tabelle hervorgeht, ist klar, dass der Anstieg von \(Gr\) und \(\Pr\) den Hautreibungsfaktor verringert, während letzterer mit der Erhöhung der beiden Auftriebskoeffizienten \(N_{r\) stark ansteigt }\) und \(R_{b}\), was den Beziehungen zwischen denselben Parametern und dem Geschwindigkeitsfeld entgegensteht. Diese Erkenntnisse bedeuten, dass sich die Mantelreibung entgegengesetzt zur Strömungsgeschwindigkeit verhält, was logisch nachvollziehbar ist.

Die Geschwindigkeit ist die wichtigste Verteilung, die die Strömungsleistung angibt. Dementsprechend wird die Geschwindigkeitsverteilung \(u\) durch die Abbildungen veranschaulicht und erläutert. 2, 3, 4 und 5 gegen die dimensionslose Variable \(y\) für verschiedene zugehörige Parameter wie den pseudoplastischen Parameter \(\alpha\), die Grashof-Zahl \(Gr\), die Auftriebsverhältniszahl \(N_ {r}\), Biokonvektion Rayleigh-Zahl \(R_{b}\). Abbildung 2 soll das Verhalten von \(u\) unter dem Einfluss von \(\alpha\) darstellen. Es zeigt sich, dass sich \(u\) mit dem Anstieg von \(\alpha\) verbessert. Tatsächlich stellt dieser Faktor die Beteiligung des Nicht-Newtonschen Modells an der Strömung dar, sodass er als Faktor für die Viskositätsversorgung betrachtet wird und dadurch die Strömungsgeschwindigkeit verringert. Dieses Ergebnis stimmt mit demselben überein17. Abbildung 3 zeigt, dass die Geschwindigkeit mit dem Wachstum des Grashof-Koeffizienten \(Gr\) zunimmt, was mit den zuvor erhaltenen Ergebnissen übereinstimmt41. Tatsächlich handelt es sich bei der Grashof-Zahl um eine dimensionslose Größe in einer Flüssigkeitsbewegung mit Wärmeübertragung, die den Anteil der Auftriebskraft von der auf die Bewegung wirkenden viskosen Kraft unterscheidet. Dies weist darauf hin, dass die Viskosität der Flüssigkeit mit steigendem \(Gr\) abnimmt, die Strömung leichter wird und sich die Geschwindigkeit verbessert, wie in Abb. 3 dargestellt. Abbildung 4 zeigt, dass die Geschwindigkeit in der Nähe der Grenze \(- h\) leicht zunimmt. ), aber nach sehr kurzer Distanz nimmt es mit zunehmendem Auftriebsverhältnis \(N_{r}\) ab. Für mehr Komfort ist das Auftriebsverhältnis direkt proportional zur Konzentration der in der Flüssigkeit verstreuten Nanopartikel. Das Aufsteigen einer Gruppe dieser Partikel verursacht einen größeren Widerstand für den Flüssigkeitsstrom und verringert seine Geschwindigkeit. Dieses Ergebnis stimmt mit der ersten Schlussfolgerung überein42. Der Einfluss der Biokonvektions-Rayleigh-Zahl \(R_{b}\) auf das Richtungsgeschwindigkeitsprofil wird in Abb. 5 erläutert. Es ist zu beachten, dass \(R_{b}\) den gleichen Einfluss hat wie \(N_{r} \), wobei es eine doppelte Rolle bei der Geschwindigkeitsverteilung spielt, aber der häufigste Effekt während der Strömung ist der abnehmende Effekt von \(R_{b}\) auf die Flüssigkeitsgeschwindigkeit. Tatsächlich charakterisiert die Biokonvektions-Rayleigh-Zahl den Konzentrationsanteil der Mikroorganismen am Auftriebsterm, und der Anstieg der Dichte dieser Mikroorganismen führt zu einer Verringerung der Flüssigkeitsgeschwindigkeit. Dieses Ergebnis stimmt mit dem in 42 und 43 abgeschlossenen Ergebnis überein.

Die Diskussion der Wärmeumwandlung ist bei der Analyse von Flüssigkeitsströmen, insbesondere von Nanoflüssigkeiten, sehr wichtig. Die Abbildungen 6, 7, 8 und 9 zeigen die dimensionslose Wärmeverteilung \(\theta\) gegenüber dem dimensionslosen Parameter \(y\), um die Einflüsse der Prandtl-Zahl \(\Pr\) in den Fällen zu verstehen von Wärmesenke und Quelle, die Temperaturressourcenstriktion \(Q\) und die Strahlungsbegrenzung \(R_{d}\).

Es zeigt sich, dass der Anstieg der Prandtl-Zahl \(\Pr\) \(\theta\) im Falle einer Wärmesenke verringert, wie in Abb. 6 dargestellt. Im Gegensatz dazu verringert der Anstieg von \(\Pr\) erhöht \(\theta\) unter den Umständen einer Wärmequelle, wie in Abb. 7 dargestellt. Physikalisch gesehen bezeichnet die Prandtl-Zahl das Verhältnis zwischen der Dicke der Impulsdiffusionsschicht und der Wärmediffusionsschicht und hängt daher nur von den Fluideigenschaften ab. Anschließend entspricht das Wachstum von \(\Pr\) einer geringen Wärmeleitfähigkeit und Diffusion bei niedriger Temperatur, was im Fall eines Kühlkörpers bestätigt wird, wie in Abb. 6 dargestellt. Dieses Ergebnis stimmt mit dem von 44 und 45 überein. Andererseits ist es im Fall der Wärmequelle offensichtlich, dass der Einfluss der Temperaturquelle den Effekt von \(\Pr\) als Verstärkungsfaktor des Wärmetransports durch Flüssigkeitsschichten widerspiegelt, wie aus Abb. 7 hervorgeht.

Die Abbildungen 8 und 9 sollen die Einflüsse des Temperaturressourcenkoeffizienten \(Q\) und des Strahlungskoeffizienten \(R_{d}\) auf den Temperaturaustausch \(\theta\) verdeutlichen. Wie aus diesen beiden Zahlen geschlossen wird, erhöht der Anstieg von \(Q\) \(\theta\), während das Wachstum von \(R_{d}\) ihn verringert. Logischerweise führt die Zunahme der Wärmequelle aufgrund der Vielzahl von Wärmequellen zu einer Verbesserung der Wärmeverteilung, wie in Abb. 8 dargestellt. Dieser Befund steht im Einklang mit42 und46. Darüber hinaus wird der Strahlungskoeffizient im Wesentlichen als Verlustfaktor der inneren Wärme betrachtet. Daher führt, wie aus Abb. 9 hervorgeht, der Anstieg von \(R_{d}\) als Menge der Strahlungsenergie auf allen Pfaden zu einem Temperaturabfluss von heißen Körpern, was wiederum die Flüssigkeit abkühlt und die Wärme verringert . Dieses Ergebnis stimmt gut mit den zuvor erzielten Ergebnissen überein47,48,49,50.

Dieser Abschnitt bezieht sich auf die Auswirkungen der Faktoren, die den Volumenanteil \(\phi\) der Nanopartikel beeinflussen und ihre Bewegung regulieren. Dementsprechend, Abb. 10, 11, 12, 13, 14 und 15 sollen die Entwicklungen von \(\phi\) veranschaulichen, die durch das Vorhandensein und Wachstum der Schmidt-Zahl \(Sc\), des Wärmequellenfaktors \(Q), bestimmt werden \), der chemische Reaktionsfaktor \(R\), der Strahlungsfaktor \(R_{d}\) und die Prandtl-Zahl im Fall von Wärmesenke und Quelle. Es wird gezeigt, dass \(\phi\) mit dem Wachstum sowohl von \(Sc\) als auch von \(Q\) zunimmt, wie aus den Abbildungen ersichtlich ist. 10 und 11, während \(\phi\) mit dem Anstieg von \(R\) und \(R_{d}\) abnimmt, wie aus den Abb. 10 und 11 hervorgeht. 12 und 13. Tatsächlich bezeichnet die Schmidt-Zahl das Verhältnis von Impuls zu Massendiffusivität, was analog zur Prandtl-Zahl beim Stoffübergang ist. Dementsprechend sinkt die Massendiffusionsfähigkeit bei größeren Mengen an \(Sc\), was zu einer Verbesserung von \(\phi\) führt, wie in Abb. 10 zu sehen ist. Dieser Befund stimmt mit den Ergebnissen überein, die bereits früher erzielt wurden51 und52. Darüber hinaus ist die Temperaturressource ein Gegenstand, der Wärme erzeugt oder abstrahlt; hier wird dieser Faktor als zunehmender Temperaturfaktor gefunden, der zu einer stärkeren Diffusion von Nanopartikeln durch die Strömung führt und somit \(\phi\) erhöht, wie in Abb. 11 dargestellt. Im Gegenteil, da der chemische Reaktionskoeffizient \(R \) zunimmt, nimmt die Massenkonzentration in der Flüssigkeit ab, weil die Masse bei chemischen Reaktionen nicht erhalten bleibt, wo das wichtige Erhaltungsgesetz des Universums die Erhaltung von Masse-Energie ist. Höhere Mengen an \(R\) führen zu einem Abfall der chemischen molekularen Diffusionsfähigkeit, also zu einer geringeren Diffusion. Folglich nimmt das Konzentrationsprofil an allen Punkten des Bewegungsfelds mit zunehmendem Reaktionsfaktor ab, wie aus Abb. 12 hervorgeht. Darüber hinaus nehmen mit sinkendem Wärmestrahlungskoeffizienten auch der Wärmeaustausch und die Kondensation der Nanopartikel ab. Die letzten beiden Ergebnisse stimmen mit den ersten Ergebnissen überein53.

Wie in den Abb. gezeigt. 14 und 15 fällt das Profil \(\phi\) mit der Zunahme der Prandtl-Zahl im Beispiel der Wärmesenke (\(Q\) < 0) ab und steigt damit im Fall der Temperaturressource (\(Q\) ) > 0). Materiell gesehen hängt der Anstieg von \(\Pr\) mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit zusammen, die im Falle eines Temperaturabfalls zu einer Erhöhung der Nanopartikelkonzentration führt, Abb. 14. Dennoch scheint es, dass der Temperaturanstieg auf die zurückzuführen ist Die Wärmequelle (Abb. 15) kehrt den Effekt von \(\Pr\) um und verringert die Konzentration der Nanopartikel. Diese Ergebnisse stimmen mit den ersten Erkenntnissen überein54.

In den Abbildungen 16, 17, 18 und 19 ist die Verteilung der Mikroorganismen \(\chi\) über \(y\) dargestellt, um die Auswirkungen der Peclet-Zahl \(Pe\) und der Schmidt-Zahl \(Sc\) zu verdeutlichen. ), der Biokonvektionskonstante \(\sigma\) und dem chemischen Reaktionskoeffizienten \(R\) auf \(\chi\). Alle diese Zahlen zeigen, dass die \(\chi\)-Verteilung mit der Zunahme von \(Pe\), \(Sc\), \(\sigma\) und \(R\) abnimmt. Bezeichnenderweise repräsentiert \(Pe\) den Betrag der Temperaturabgabe, die durch die Flüssigkeitsbewegung verursacht wird, zur Temperaturabgabe, die aus der Wärmeleitfähigkeit resultiert. Daher wird geschätzt, dass die Erhöhung von \(Pe\) die Temperaturübertragung verbessert, was die Ausbreitungsrate von Mikroorganismen erhöht und zu einer geringeren Konzentration von Mikroorganismen führt, wie aus Abb. 16 hervorgeht. Dieses Ergebnis steht im Einklang mit einem frühen Ergebnis55. Tatsächlich bezeichnet die Schmidt-Zahl \(Sc\) das Verhältnis von Impuls zu Massendiffusivität, dann löst sich die kollektive Masse der Mikroorganismen mit dem Anstieg von \(Sc\) auf und daher nimmt \(\chi\) ab, wie aus Abb 17. Dieser Reduktionseffekt von \(Sc\) auf die Mikroorganismenverteilung \(\chi\) stimmt mit dem zuvor in54 beschriebenen überein. Biokonvektionsanordnungen werden im Labor üblicherweise bei geringen Turbulenzen zufällig schwebender Mikroorganismen experimentiert, die eine geringere Dichte als die reine Flüssigkeit haben. Der Anstieg der Biokonvektionskonstante \(\sigma\) führt also zu einem Rückgang der Konzentration dieser Mikroorganismen, wie in Abb. 18 dargestellt. Dieses Ergebnis stimmt mit den ersten Ergebnissen überein54. In ähnlicher Weise weist der Anstieg des chemischen Reaktionskoeffizienten \(R\) auf einen Abfall der chemischen molekularen Diffusionsfähigkeit hin, was auf eine Verringerung der Mikroorganismenkonzentration \(\chi\) hinweist, wie in Abb. 19 dargestellt. Dieses Ergebnis stimmt mit überein Die ersten Ergebnisse wurden erreicht56.

Das Einfangen ist ein bedeutendes physikalisches Phänomen, das in den peristaltischen Strömungen auftritt. Die Stromlinien kennzeichnen die Strömungswege der Flüssigkeitspartikel, und die Einfangeigenschaft bedeutet die Entstehung eines gekrümmten Bolus, der durch Stromlinien oder die Geschwindigkeitskontur geschlossen wird. Auf der anderen Seite teilen sich einige Stromlinien unter erheblichen Einschränkungen und schließen einen Bolus ein. Normalerweise sind die Profile der Stromlinien und der Randwand im Wellenrahmen konsistent und der Bolus wird als Ganzes mit den Strömungswellen übertragen57. Die Abbildungen 20, 21, 22 und 23 zeigen die Auswirkungen von \(R_{b}\), \(N_{r}\), \(Gr\) und \(\alpha\) auf das Konturschema für die Achse Geschwindigkeit \(u(x,y)\), wobei die radiale Richtung \(y\) gegen die axiale Richtung \(x\) aufgetragen ist. Es ist aus Abb. zu finden. 20, 21 und 22, dass das Volumen des gefangenen Bolus durch den Anstieg von \(R_{b}\), \(N_{r}\) und \(\alpha\) abnimmt. Darüber hinaus zeigt Abb. 23, dass die Skala des gefangenen Bolus mit dem Anstieg von \(Gr\) zunimmt, was den gleichen Einflüssen dieser Parameter auf die Geschwindigkeitsvektorverteilung entspricht. Diese Ergebnisse stimmen mit den ersten Ergebnissen überein20. Abbildung 24 zeigt das Geschwindigkeitsprofil für verschiedene Beträge von \(\alpha\) und \(Q\) im Sonderfall \(Gr = 0,\,R = 0,\,R_{d} = 0\), wie es erhalten wurde in Ref.20. Es fällt auf, dass diese Abbildung in etwa der Abbildung 7a in20 ähnelt, die Unterschiede sind lediglich auf die unterschiedlichen Randbedingungen zurückzuführen.

Geschwindigkeitsprofil wie in Ref.20 im Fall von \(Gr = 0,\,R = 0,\,R_{d} = 0\) erscheint.

In der vorliegenden Arbeit wird die peristaltische MHD-Bewegung eines RF enthaltenden Mikroorganismus betrachtet. Die Strömung erfolgt durch einen symmetrischen horizontalen peristaltischen Kanal. Der Stromfluss wird unter dem Einfluss der thermophoretischen Partikelablagerung, der Wärmequelle, der Wärmestrahlung und der chemischen Reaktionseigenschaften dargestellt. Die Unterscheidung von Temperatur, Nanopartikel-Volumenanteil und Mikroorganismenkonzentration, die das Geschwindigkeitsfeld begleiten, wird analysiert. Die Originalität der aktuellen Studie liegt in der Immersion von Mikroorganismen wie Mikroben oder Bakterien mit Geschwindigkeits-, Wärme- und Nanopartikelverteilungen, wobei der HF-Prototyp als geeignetes nicht-Newtonsches Modell untersucht wird. Es wird angenommen, dass das Modell des gegenwärtigen Problems für viele wichtige anwendbare industrielle, medizinische und technische Fertigungsmechanismen relevant ist. Die Flüssigkeiten, die durch den menschlichen Körper fließen, und die peristaltischen Strömungspumpen in verschiedenen Industrie- und Maschinenbaumaschinen sind Beispiele für den peristaltischen Strömungsstil. Peristaltische Pumpen sind optimistische Transportpumpen, die in vielen technischen Selbststeuerungen weit verbreitet sind, um hochviskose Flüssigkeiten oder Flüssigkeiten mit abgelagerten Feststoffen zu transportieren. Darüber hinaus ergibt sich das Neue an der aktuellen Arbeit aus der Notwendigkeit, die Schäden oder Vorteile zu verstehen, die Mikroben, Bakterien und Nanopartikel in der Strömung in peristaltischen Schläuchen verursachen. Es gilt als wichtig bei der Behandlung mikrobieller Darmerkrankungen und der Krebstherapie. Wie üblich werden die Annahmen von LWN und LRN berücksichtigt und eine geeignete Dimensionsanalyse veranschaulicht, um ein Schema nichtlinearer partieller Differentialgleichungen, die die zahlreichen Profile von Geschwindigkeit, Wärme, Nanopartikel-Volumenanteil und Mikroorganismenkonzentration verwalten, in ein gewöhnliches System umzuwandeln. Das einfache Ziel aller Störungstechniken besteht darin, die nichtlinearen DEs durch Fragmentierung der Lösungsfunktionen in viele Ordnungen zu vereinfachen. Das HPM wird zum Verständnis semianalytischer Lösungen eingesetzt. Die relevanten nichtdimensionalen physikalischen Parameter werden erfasst und eine Reihe von Diagrammen erstellt, um ihre Eigenschaften zu veranschaulichen. Darüber hinaus werden Bewertungen und Validierungen der theoretischen Ableitungen ausführlich diskutiert. Zusätzliche Studien zur vorliegenden Untersuchung können auf verschiedene Weise durchgeführt werden, beispielsweise durch die Berücksichtigung verschiedener Nanoflüssigkeiten, Nanopartikelformen und der thermophysikalischen Eigenschaften von Nanoflüssigkeiten. Es wird auch erwartet, dass die aktuelle Studie experimentelle Forschungen zur Kühlung von Kernreaktoren, Hochtemperaturplasmen, industriellen Steuerungsmaschinen und elektronischen Elementen anregen wird, um weitere technologische Anwendungen zu untersuchen.

Die wichtigsten Schlussfolgerungen ergeben sich aus dieser Untersuchung wie folgt:

Die effektiven Parameter wie der pseudoplastische Parameter, die Zahl des Auftriebsverhältnisses und die Rayleigh-Zahl der Biokonvektion erweisen sich als Koeffizienten, die die Strömungsgeschwindigkeit verringern, während die Grashof-Zahl sie verbessert.

Mit steigender Prandtl-Zahl nimmt die Temperaturdiffusion im Fall der Wärmesenke zu und im Fall der Temperaturressource ab. Darüber hinaus verringert sich durch die Erhöhung des Strahlungskoeffizienten die Wärmeübertragung.

Der Nanopartikel-Volumenanteil \(\phi\) sinkt mit steigenden Werten des Reaktionsgeschwindigkeitsfaktors, des Strahlungskoeffizienten und der Prandtl-Zahl im Fall eines Kühlkörpers. Andererseits nimmt \(\phi\) mit dem Wachstum der Schmidt-Zahl, des Temperaturressourcenkoeffizienten und der Prandtl-Zahl im Fall einer Wärmequelle zu.

Das Mikroorganismenprofil \(\chi\) sinkt mit dem Anstieg aller operativen Parameter wie der chemischen Reaktion, der Strahlung, dem Peclet- und dem Schmidt-Koeffizienten. Das bedeutet, dass das Wachstum all dieser Faktoren dazu beiträgt, die vorhandenen Mikroorganismen wie schädliche Mikroben, Viren und Bakterien in den menschlichen Körperschläuchen wie dem Verdauungssystem, dem Dick- und dem Dünndarm loszuwerden.

Die Stromlinien werden demonstriert und das Einfangverhalten wird diskutiert. Es zeigt sich, dass sich die Bolusgröße für verschiedene Parameter wie das Geschwindigkeitsprofil verhält.

Eine numerische Tabelle ist enthalten, um die Einflüsse des Grashof, des Auftriebsverhältnisses, der Biokonvektion Rayleigh und der Prandtl-Zahlen auf die Hautreibung an der peristaltischen Wand zu veranschaulichen.

Alle im Rahmen dieser Forschung erzeugten oder analysierten Daten sind in diesem Manuskript enthalten.

Wandtemperaturen

Wände Nanopartikel

Wände Mikroorganismen

Zeit

Wandmodell

Halbe Kanalbreite

Wellenamplitude

Kanalgeschwindigkeit

Cauchy-Spannungstensor

Fluidgeschwindigkeitselemente in \(X\,{\text{und}}\,\,Y\)-Anweisungen entsprechend

Erdbeschleunigung

Druck

Flüssige Wärme

Volumenanteil der Nanopartikel

Konzentration von Mikroorganismen

Wärmeleitfähigkeit

Thermophoretischer Koeffizient

Parameter Wärmequelle/-senke

Brownsche Diffusionsfähigkeit

Thermophoretische Geschwindigkeit

Reaktionsgeschwindigkeitskonstante

Chemotaxis-Konstante

Diffusionsverhältnis von Mikroorganismen

Maximale Zellschwankungsgeschwindigkeit

Wellenkonstruktion

Hautreibung

\(x\,{\text{und}}\,\,y\)- Geschwindigkeitskomponenten

Reynolds-Zahl

Grashof-Ziffer

Zahl für das Auftriebsverhältnis

Biokonvektions-Rayleigh-Zahl

Prandtl-Zahl

Wärmestrahlungsparameter

Wärmequellenfaktor

Schmidt-Zahl

Chemischer Reaktionsfaktor

Peclet-Zahl

Synthetischer Parameter

Wellenlänge

Pseudoplastizitätskoeffizient

Scherbelastung

Flüssigkeitsviskosität

Flüssigkeitsdichte

Volumenausdehnungskonstante

Dichte von Nanopartikeln

Mikroorganismendichte

Durchschnittliches Volumen an Mikroorganismen

Wärmekapazität der Flüssigkeit

Wärmefähigkeit der Nanopartikel

Stefan Boltzmann konstant

Wellenlängenparameter

Pseudoplastischer Parameter

Dimensionslose Wärme

Dimensionsloser Volumenanteil von Nanopartikeln

Dimensionslose Mikroorganismen

Thermophoretischer Parameter

Biokonvektionskonstante

Pseudoplastischer Parameter

Latham TW Fluid Motions in a Peristaltic Pump, Doktorarbeit. (Massachusetts Institute of Technology, 1966).

Shapiro, AH, Jaffrin, MY & Weinberg, SL Peristaltisches Pumpen mit langen Wellenlängen bei niedriger Reynolds-Zahl. J. Fluid Mech. 37(4), 799–825 (1969).

Artikel ADS Google Scholar

Ramesh, K. & Devakar, M. Einfluss der Wärmeübertragung auf den peristaltischen Transport von Walters B-Flüssigkeit in einem geneigten Ringraum. J. Braz. Soc. Mech. Wissenschaft. Ing. 39, 2571–2584 (2017).

Artikel CAS Google Scholar

Ramesh, K. & Devakar, M. Einfluss der Magnetohydrodynamik auf den peristaltischen Fluss einer Walters-B-Flüssigkeit in einem geneigten asymmetrischen Kanal mit Wärmeübertragung. Welt J. Eng. 15(4), 450–467 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Imran, N. et al. Einfluss chemischer Reaktionen und Mechanismen der Peristaltik auf die Wärmeverteilung unter Einhaltung von Schlupfbeschränkungen: Anwendungen für den leitfähigen Transport. J. Markt. Res. 9(3), 6533–6543 (2020).

CAS Google Scholar

Qayyum, M. et al. Numerische Untersuchung der Dünnfilmströmung von pseudoplastischer MHD-Flüssigkeit im Bruchteilraum: Nutzung des Ansatzes der Bruchrechnung. Öffnen Sie Phys. 19, 710–721 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Imran, N., Javed, M., Sohail, M., Gokul, KC & Roy, P. Erforschung des Wärmetransports für das Sisko-Flüssigkeitsmodell unter peristaltischem Phänomen. J. Phys. Komm. 4, 065003 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Rathod, VP & Devindrappa, L. Peristaltischer Transport in einem geneigten asymmetrischen Kanal mit Wärme- und Stoffübertragung durch Adomian-Zersetzungsmethode. Adv. Appl. Wissenschaft. Res. 7, 83–100 (2016).

Google Scholar

Iftikhar, N., Rehman, A., Sadaf, H. & Khan, MN Einfluss von Wandeigenschaften auf den peristaltischen Fluss von Cu-Wasser-Nanoflüssigkeit in einem ungleichmäßig geneigten Rohr. Int. J. Wärme-Massentransf. 125, 772–779 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Abbas, Z., Rafiq, MY, Hasnain, J. & Javed, T. Peristaltischer Transport einer Casson-Flüssigkeit in einem ungleichmäßig geneigten Rohr mit Rosseland-Näherung und Wandeigenschaften. Araber. J. Sci. Ing. 46, 1997–2007 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Ramesh, K. & Sharma, T. Wirksamkeit von Strahlung und Joule-Erwärmung auf hydromagnetische Carreau-Flüssigkeit durch mikrofluidische Kanäle mit Schlupfrandbedingungen. Mikrosystem. Technol. 24, 4921–4932 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Ramesha, K., Riazb, A. & Darc, ZA Gleichzeitige Auswirkungen von MHD und Joule-Erwärmung auf die Grundströmungen einer Casson-Flüssigkeit mit Gleitgrenzen. Antriebe. Leistungsres. 10(2), 118–129 (2021).

Artikel Google Scholar

Qayyum, M. et al. Zur Verhaltensreaktion des 3D-Quetschflusses von Nanoflüssigkeiten in einem rotierenden Kanal. Komplexität 2020, 8680916 (2020).

Artikel Google Scholar

Farnaz, QM, Ali Shah, SI, Yao, S.-W., Imran, N. & Sohail, M. Homotopische fraktionierte Analyse des Dünnfilmflusses von Oldroyed 6-Constant-Flüssigkeit. Alexandria Eng. J. 60, 5311–5322 (2021).

Artikel Google Scholar

Rabinowitsch, B. Ȕber die viskosität und elastizität von solen (on the viscosity and elasticity of sols). Z. Phys. Chem. 145, 1–26 (1929).

Artikel Google Scholar

Vaidya, H., Choudhari, R., Gudekote, M. & Prasad, KV Einfluss variabler Flüssigkeitseigenschaften auf den peristaltischen Transport der Rabinowitsch-Flüssigkeit in konvektiv beheizten, porösen Kanälen. J. Central S. Univ. 26, 1116–1132 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Akbar, NS & Butt, AW Wärmeübertragungsanalyse der Rabinowitsch-Flüssigkeitsströmung. Ergebnisse Phys. 5, 92–98 (2015).

Artikel ADS Google Scholar

Sadaf, H. & Nadeem, S. Analyse kombinierter konvektiver und viskoser Dissipationseffekte für den peristaltischen Fluss des Rabinowitsch-Flüssigkeitsmodells. J. Bionic Eng. 14, 182–190 (2017).

Artikel Google Scholar

Singh, BK & Singh, UP Analyse der peristaltischen Strömung in einem Rohr: Rabinowitsch-Flüssigkeitsmodell. Int. J. Fluids Eng. 6(1), 1–8 (2014).

Google Scholar

Singh, UP, Medhavi, A., Gupta, RS & Bhatt, SSh. Theoretische Untersuchung der Wärmeübertragung beim peristaltischen Transport einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit, die in einem Kanal fließt: Rabinowitsch-Flüssigkeitsmodell. Int. J. Mathe. Ing. Verwalten. Wissenschaft. 3(4), 450–471 (2018).

Google Scholar

Vaidya, H., Rajashekhar, C., Manjunatha, G. & Prasad, KV Peristaltischer Mechanismus einer Rabinowitsch-Flüssigkeit in einem geneigten Kanal mit Beschwerdewand und variablen Flüssigkeitseigenschaften. J. Braz. Soc. Mech. Wissenschaft. Ing. 41, 52 (2019).

Artikel Google Scholar

Sadaf, H. & Shahzadi, I. Physiologischer Transport des Rabinowitsch-Flüssigkeitsmodells mit konvektiven Bedingungen. Int. Komm. Wärme-Massentransf. 126, 105365 (2021).

Artikel Google Scholar

Singh, UP Eine exakte Lösung der nicht-Newtonschen peristaltischen Strömung in einem Rohr: Rabinowitsch-Flüssigkeitsmodell. J. Sci. Univ. Kelaniya Sri Lanka 10, 1–11 (2015).

Google Scholar

Imran, N., Javed, M., Qayyum, M., Sohail, M. & Kashif, M. Wärmeübertragungsanalyse für thermomagnetohydrodynamische peristaltische Partikel-Fluid-Suspensionen mit Darcy-Forchheimer-Medium. Wärmetransf. 50, 3547–3563 (2021).

Artikel Google Scholar

Er, JH & Mostapha, DR Einblick in die Bedeutung des Hall-Stroms und der Jouleschen Erwärmung für die Dynamik des peristaltischen Darcy-Forchheimer-Flusses der Rabinowitsch-Flüssigkeit. J. Mathe. 2021, 3638807 (2021).

Artikel MATH Google Scholar

Kuznetsov, AV Nanofluid-Biokonvektion in wasserbasierten Suspensionen, die Nanopartikel und oxytaktische Mikroorganismen enthalten: Oszillationsinstabilität. Nanoskalige Res. Lette. 6(100), 1–13 (2011).

Google Scholar

Aziz, A., Khan, WA & Pop, I. Freie Konvektionsgrenzschicht strömt an einer horizontalen flachen Platte vorbei, die in ein poröses Medium eingebettet ist, das mit Nanoflüssigkeit gefüllt ist, die gyrotaktische Mikroorganismen enthält. Int. J. Therm. Wissenschaft. 56, 48–57 (2012).

Artikel CAS Google Scholar

Tham, L., Nazar, R. & Pop, I. Gemischte Konvektionsströmung über einer festen Kugel, eingebettet in ein poröses Medium, das mit einem Nanofluid gefüllt ist, das gyrotaktische Mikroorganismen enthält. Int. J. Wärme-Massentransf. 62, 647–660 (2013).

Artikel Google Scholar

Mutuku, WN & Oluwole, DK Hydromagnetische Biokonvektion von Nanoflüssigkeit über einer durchlässigen vertikalen Platte aufgrund gyrotaktischer Mikroorganismen. Berechnen. Flüssigkeiten 95, 88–97 (2014).

Artikel MATH Google Scholar

Khan, WA & Makinde, OD MHD Nanofluid-Biokonvektion aufgrund gyrotaktischer Mikroorganismen über einer konvektiv wärmedehnenden Folie. Praktikant. J. Therm. Wissenschaft. 81, 118–124 (2014).

Artikel Google Scholar

Khan, WA, Uddin, MJ & Ismail, AI Freie Konvektion von nicht-Newtonschen Nanoflüssigkeiten in porösen Medien mit gyrotaktischen Mikroorganismen. Transp. Poröses Medium 97, 241–252 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

McMackin, PM et al. Auswirkungen von Mikroorganismen auf die Tropfenbildung in der Mikrogravitation während eines Parabelfluges mit Restgravitation und Jitter. Mikrograv. Wissenschaft. Technol. 34, 15 (2022).

Artikel CAS ADS Google Scholar

Ibrahim, MG Numerische Simulation für die Auswirkungen nicht konstanter Parameter auf den Blutfluss von Carreau-Yasuda-Nanofluid, das mit gyrotaktischen Mikroorganismen überflutet ist: DTM-Pade-Anwendung. Bogen. Appl. Mech. 92, 1643–1654 (2022).

Artikel ADS Google Scholar

Moatimid, GM, Mohamed, MAA & Elagamy, Kh. Eine Bewegung von Jeffery-Nanofluid in einem porösen Medium mit beweglichen Mikroorganismen zwischen zwei rotierenden Streckscheiben: Auswirkungen von Hall-Strömen. J. Porous Media 25(10), 83–101 (2022).

Artikel Google Scholar

Madhukesh, JK, Ramesh, GK, Aly, EH & Chamkha, AJ Dynamik von Wasser, das SWCNT-Nanopartikel und schwimmende Mikroorganismen über eine Riga-Platte transportiert, abhängig von einer Wärmequelle/-senke. Alex. Ing. J. 61, 2418–2429 (2022).

Artikel Google Scholar

Er, JH Homotopie-Störungstechnik. Berechnen. Methoden Appl. Mech. Ing. 178, 257–262 (1999).

Artikel MATH ADS Google Scholar

Moatimid, GM, Mohamed, MAA & Elagamy, K. Eine Casson-Nanofluidströmung im konischen Spalt zwischen rotierenden Oberflächen eines Kegels und einer horizontalen Scheibe. Wissenschaft. Rep. 12(1), 11272 (2022).

Artikel ADS Google Scholar

https://www.pumpsandsystems.com/advantages-peristaltic-pumps-metering-applications.

https://blog.3ds.com/brands/simulia/performance-assessment-of-a-peristaltic-pump/.

El-Dabe, NTM, Moatimid, GM, Mohamed, MAA & Mohamed, YM Ein paar Belastungen der peristaltischen Bewegung des mikropolaren Nanofluids von Sutterby in einem symmetrischen Kanal mit einem starken Magnetfeld und Hall-Strömungseffekt. Bogen. Appl. Mech. 91(9), 3987–4010 (2021).

Artikel ADS Google Scholar

Abou-zeid, MY, El-Zahrani, SS & Mansour, HM Mathematische Modellierung für pulsierende Strömung einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit mit Wärme- und Stoffübertragung in einem porösen Medium zwischen zwei durchlässigen parallelen Platten. J. Kernteilchenphysik. 4(3), 100–115 (2014).

Google Scholar

Pal, D. & Mandal, G. Doppelte diffusive magnetohydrodynamische Wärme- und Stoffübertragung von Nanoflüssigkeiten über eine nichtlineare Dehnungs-/Schrumpffolie mit viskos-ohmscher Dissipation und Wärmestrahlung. Antrieb. Leistungsres. 6(1), 58–69 (2017).

Artikel Google Scholar

Kotnurkar, ASh. & Katagi, DC Biokonvektiver peristaltischer Fluss eines Nanofluids dritten Grades, das gyrotaktische Mikroorganismen in Gegenwart von Cu-Blut-Nanopartikeln mit durchlässigen Wänden enthält. Multidisziplinär. Modell. Mater. Struktur. 17(2), 293–316 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Ibrahim, W. Magnetohydrodynamik (MHD) Strömung einer tangentialen hyperbolischen Flüssigkeit mit Nanopartikeln an einer Streckschicht mit Schlupf zweiter Ordnung und konvektiver Randbedingung vorbei. Ergebnisse Phys. 7, 3723–3731 (2017).

Artikel ADS Google Scholar

Hussain, A., Malik, MY, Salahuddin, T., Rubal, A. & Khan, M. Auswirkungen der viskosen Dissipation auf die tangentiale hyperbolische MHD-Flüssigkeit über einem nichtlinearen Streckblatt mit konvektiven Randbedingungen. Ergebnisse Phys. 7, 3502–3509 (2017).

Artikel ADS Google Scholar

Majeed, A., Javed, T., Mustafa, I. & Ghaffari, A. Wärmeübertragung über einen Streckzylinder aufgrund variabler Prandtl-Zahl, beeinflusst durch interne Wärmeerzeugung/-absorption: Eine numerische Studie. Rev. Mexicana Fısica 62, 317–324 (2016).

CAS Google Scholar

Ali, M., Shah, AM, Alam, M. & Alim, MA Strahlungs- und Wärmediffusionseffekt auf einen stetigen MHD-Wärme- und Stoffübertragungsfluss durch freie Konvektion vorbei an einer geneigten Streckplatte mit Hall-Strom und Wärmeerzeugung. IOSR J. Math. 9(4), 33–45 (2014).

Artikel Google Scholar

Eldabe, NTM, Ghaly, AY, Mohamed, MAA & Mahmoud, MSH MHD Grenzschicht-chemische Reaktionsströmung mit Wärmeübertragung von Eyring-Powell-Nanofluid an einer Streckfolie vorbei. Mikrosystem. Technol. 24, 4945–4953 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Abou-zeid, M. Auswirkungen von Wärmediffusion und viskoser Dissipation auf den peristaltischen Fluss mikropolarer nicht-Newtonscher Nanoflüssigkeit: Anwendung der Homotopiestörungsmethode. Ergebnisse Phys. 6, 481–495 (2016).

Artikel ADS Google Scholar

Abou-zeid, MY & Mohamed, MAA Homotopiestörungsmethode zur kriechenden Strömung eines nicht-newtonschen Potenzgesetz-Nanofluids in einem ungleichmäßig geneigten Kanal mit Peristaltik. Z. Naturforsch. A. 72, 899–907 (2017).

Artikel CAS ADS Google Scholar

Sabu, AS, Mackolil, J., Mahanthesh, B. & Mathew, A. Reiner-Rivlin-Nanomaterial-Wärmeübertragung über eine rotierende Scheibe mit unterschiedlicher Wärmequelle und mehreren Schlupfeffekten. Appl. Mathematik. Mech. 42(10), 1495–1510 (2021).

Artikel MATH Google Scholar

Mabood, F., Mackolil, J., Mahanthesh, B., Rauf, A. & Shehzad, SA Dynamik der Sutterby-Flüssigkeitsströmung aufgrund einer rotierenden Streckscheibe mit Nicht-Fourier/Fick-Wärme- und Massenflussmodellen. Appl. Mathematik. Mech. 42(9), 1247–1258 (2021).

Artikel MATH Google Scholar

Srinivasacharya, D. & Reddy, S. Chemische Reaktion und Strahlungseffekte auf gemischte Konvektionswärme- und Stoffübertragung über eine vertikale Platte in einem mit Potenzgesetzflüssigkeit gesättigten porösen Medium. J. Ägypten. Mathematik. Soc. 24, 108–115 (2016).

Artikel MATH Google Scholar

Elbashbeshy, EMA, Asker, HG & Nagy, B. Die Auswirkungen der Wärmeerzeugungsabsorption auf die Grenzschichtströmung eines Nanofluids, das gyrotaktische Mikroorganismen enthält, über einen geneigten Streckzylinder. Ain Shams Eng. J. 13, 101690 (2022).

Artikel Google Scholar

Khan, NM et al. Dynamik strahlender Eyring-Powell-MHD-Nanoflüssigkeit, die gyrotaktische Mikroorganismen enthält und Oberflächensog und Viskositätsschwankungen ausgesetzt ist. Gehäusebolzen. Therm. Ing. 28(4), 101659 (2021).

Artikel Google Scholar

Balla, ChSh., Alluguvelli, R., Naikoti, K. & Makinde, OD Wirkung einer chemischen Reaktion auf den biokonvektiven Fluss in suspendierten porösen Hohlräumen oxytaktischer Mikroorganismen. J. Appl. Berechnen. Mech. 6(3), 653–664 (2020).

Google Scholar

Ali, N., Wang, Y., Hayat, T. & Oberlack, M. Schlupfeffekte auf den peristaltischen Fluss einer Flüssigkeit dritten Grades in einem kreisförmigen zylindrischen Rohr. J. Appl. Mech. 76, 1–10 (2009).

Artikel Google Scholar

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Fakultät für Mathematik, Fakultät für Bildungswissenschaften, Ain Shams University, Roxy, Kairo, Ägypten

Galal M. Moatimid, Mona AA Mohammed und Khaled Elagamy

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GMM: Formulierte die Arbeitstheorie, arbeitete an ihrem Ansatz mit, organisierte und aktualisierte den Text und bestätigte seine Ergebnisse. MAAM: Hat bei den Methoden mitgeholfen, die Erklärung verfasst, die Grafiken erstellt und den Artikel redigiert. KE: Untersuchte die Gleichungen und ihre Lösungen, ordnete das Material, überprüfte die Ergebnisse und redigierte die Arbeit.

Korrespondenz mit Mona AA Mohamed.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Moatimid, GM, Mohamed, MAA & Elagamy, K. Peristaltischer Transport von Rabinowitsch-Nanoflüssigkeit mit sich bewegenden Mikroorganismen. Sci Rep 13, 1863 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-28967-5

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Eingegangen: 11. Oktober 2022

Angenommen: 27. Januar 2023

Veröffentlicht: 01. Februar 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-28967-5

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