Penelitian terkait teknik termal pada nanofluida pada pipa panas untuk meningkatkan sifat termal minyak, pendingin kendaraan dengan menambah nanopartikel seperti logam, nitride, karbida logam dapat meningkatkan karakteristik termofisiknya. Fenomena mekanik berupa gaya drag dan efek difusi ini dibahas dalam model Darcy-Forchheimer. Analisis aliran nanofluida melalui media berpori merupakan model paling umum digunakan dalam penelitian model Darcy. Partikel nano yang tersebar dalam berbagai cairan dasar dapat mengubah sifat aliran fluida dan transmisi panas sehingga meningkatkan dan mengontrol lapisan batas termal dan konsentrasi, serta nanofluida Darcy-Forcheimer.
Tujuan pada penelitian ini adalah menguraikan kuantitas termal dan lapisan batas. Model Darcy-Forchheimmer digunakan di sepanjang permukaan vertikal dengan radiasi matahari untuk dapat menyimpan energi dan konservasi energi. Material berpori Darcy nantinya dapat digunakan untuk baterai, bahan bakar, serta super kapasitor. Pada penelitian ini, model matematis aliran nanofluida Darcy-Forchheimmer melintasi pelat berpori vertikal.Â
Metode dan Hasil
Kontribusi signifikan dari mekanisme saat ini adalah untuk mengeksplorasi hasil fluks panas dan massa aliran nanofluida Darcy-Forchheimer yang periodik dan berfluktuasi di sepanjang pelat berpori yang digerakkan oleh daya apung di bawah wilayah radiasi matahari. Aliran melalui media Darcy memiliki berbagai aplikasi seperti penggunaan minyak dalam berbagai pengendalian transfer hidrotermal, sistem pembuangan nuklir radioaktif, perbaikan air, dan penyaringan air. Model dimensi diubah menjadi non-dimensi untuk faktor penskalaan. Transformasi diterapkan pada bagian stabil dan berosilasi untuk kelancaran algoritma dalam mesin bahasa FORTRAN. Model mudah tersebut kembali direduksi menjadi pola aljabar dengan menggunakan metode beda hingga implisit. Dari proses tersebut, dihasilkan numerik dan grafis kecepatan, suhu dan konsentrasi dieksekusi dengan metode eliminasi Gaussian. Untuk meningkatkan frekuensi dan panjang gelombang, pengaruh radiasi matahari, termoforesis, gerak Brown, faktor Schmidt, faktor Prandtl, porositas dan tekanan apung diterapkan pada nanopartikel periodik dengan hubungan Darcy Forchheimer.
Adapun hasil pada penelitian ini terlihat bahwa panjang gelombang dan frekuensi yang menonjol pada lapisan batas termal dan konsentrasi dihasilkan di bawah wilayah berpori dan radiasi matahari. Pentingnya variasi suhu meningkat seiring dengan meningkatnya radiasi matahari, gerak Brown, dan termoforesis. Terlihat bahwa panas dan transportasi massal meningkat seiring dengan peningkatan gaya apung Darcy-Forchheimer dan modifikasi. Dalam sistem termodinamika, material berpori Darcy merupakan asumsi menonjol yang digunakan di banyak domain, terutama ilmu klinis, teknik petrokimia dan struktur, geografi, biokimia dan fisika biologi, serta ilmu material. Untuk penyimpanan energi dan konservasi energi, material berpori Darcy diperlukan untuk baterai, sel bahan bakar, dan kapasitor super.
Penulis : Prof. Dr. Retna Apsari, M.Si
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214157X24000108
Liaqat Ali, Zia Ullah, Mohamed Boujelbene, Retna Apsari, Serhan Alshammari, Imran Ali Chaudhry, Hanaa Abu-Zinadah, S.B.A. El-Sayed: Wave oscillations in thermal boundary layer of Darcy-Forcheimer nanofluid flow along buoyancy-driven porous plate under solar radiation region
