Pengembangkan fluida pemindah panas baru dengan kinerja termal yang sangat baik untuk memenuhi kebutuhan industri dan teknologi menjadi minat menarik bagi peneliti. Nanofluida – fluida yang mengandung nanopartikel tersuspensi – sebagai opsi yang menjanjikan untuk meningkatkan kemampuan perpindahan panas. Sedangkan nanofluida hibrida, yang dibuat dengan mendispersikan beberapa jenis nanopartikel dalam fluida dasar. Ini diprediksi memiliki sifat termofisika yang lebih baik daripada fluida nanopartikel tunggal. Penelitian terbaru tentang nanofluida hibrida disebutkan, dengan fokus pada aplikasi dan karakteristiknya.
Aliran fluida di atas permukaan yang meregang, yang memiliki banyak aplikasi industri. Nanofluida dapat bermanfaat dalam berbagai skenario yang melibatkan pertukaran panas. Efek magnetohidrodinamika (MHD) pada aliran nanofluida juga disorot. Konsep fluida berdebu – fluida yang mengandung partikel tersuspensi yang lebih besar. Peneliti sebelumnya menjelaskan relevansi fisika fluida berdebu di berbagai bidang dan mencatat minat penelitian terbaru dalam pola aliran fluida berdebu. Mengutip beberapa studi terkini yang meneliti fenomena ini dalam konteks aliran nanofluida dan fluida berdebu.
Pada penelitian ini, peneliti memiliki tujuan untuk menyelidiki efek dari berbagai parameter pada aliran nanofluida hibrida berdebu di atas silinder peregangan, dengan menggabungkan faktor-faktor seperti MHD, permeabilitas Darcy-Forchheimer, dan radiasi termal. Mereka menekankan kebaruan penggabungan elemen-elemen ini dalam satu studi.
Metode dan Hasil
Pada bagian metode, penulis menjelaskan pendekatan mereka untuk menganalisis aliran nanofluida hibrida berdebu di atas silinder peregangan, yang menggabungkan efek magnetohidrodinamika (MHD) dan permeabilitas Darcy-Forchheimer. Mereka memulai dengan membuat model matematika yang mengkarakterisasi aliran dua fase dari nanofluida hibrida berdebu yang tidak dapat bercampur, yang terdiri dari cairan dasar yang dicampur dengan nanopartikel graphene dan TiO2. Persamaan yang mengatur diturunkan dari prinsip-prinsip dasar, termasuk konservasi massa, momentum, dan energi, dan diubah menjadi serangkaian persamaan diferensial biasa (ODE) menggunakan variabel tak berdimensi yang sesuai. Untuk menyelesaikan ODE secara numerik, penulis menggunakan algoritma bvp5c berbasis perbedaan hingga yang diimplementasikan dalam MATLAB. Metode ini memungkinkan mereka untuk menganalisis efek dari berbagai parameter, seperti parameter magnetik, porositas, konsentrasi massa partikel debu, angka Eckert, dan angka Biot, pada karakteristik aliran.
Pada bagian hasil, penulis menyajikan temuan mereka melalui representasi grafis dan data tabulasi. Mereka mengamati bahwa profil kecepatan dari kedua fase fluida dan debu menurun seiring dengan meningkatnya kekuatan medan magnet, yang disebabkan oleh peningkatan gaya Lorentz yang bekerja melawan aliran. Selain itu, mereka mencatat bahwa porositas medium dan konsentrasi partikel debu berdampak negatif pada kecepatan kedua fase. Profil suhu mengungkapkan bahwa saat angka Eckert dan angka Biot meningkat, suhu kedua fase meningkat secara signifikan. Hal ini disebabkan oleh konversi energi mekanik menjadi energi termal dalam fluida. Lebih jauh, penulis menemukan bahwa suhu fase debu meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi partikel debu, sementara fase fluida mengalami peningkatan suhu akibat konduktivitas termal partikel yang ditambahkan.
Hasil juga menunjukkan bahwa angka Nusselt, yang mewakili laju perpindahan panas, meningkat seiring dengan meningkatnya nilai parameter magnetik dan angka Biot, yang menunjukkan peningkatan kinerja termal. Penulis menyimpulkan bahwa penggabungan nanopartikel hibrida meningkatkan karakteristik termal fluida, yang mengarah pada perpindahan panas yang lebih efisien dalam sistem yang diteliti. Secara keseluruhan, penelitian ini berhasil menggambarkan interaksi kompleks antara berbagai parameter yang memengaruhi aliran dan perpindahan panas nanofluida hibrid berdebu, memberikan wawasan berharga untuk aplikasi masa depan dalam bidang teknik dan teknologi.
Penulis : Prof. Dr. Retna Apsari, M.Si
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/10407790.2024.2345697
Liaqat Ali, Vinay Kumar, Pardeep Kumar, Amit Mahajanm B. K. Sharma, Retna Apsari
https://doi.org/10.1080/10407790.2024.2345697
