Биоконвективное течение наножидкости второго порядка с учетом эффекта плавучести и химической реакции

В работе исследуются интенсивность теплообмена, массообмен и подвижные микроорганизмы в конвективном течении наножидкости второго порядка. Рассматриваемая модель включает наночастицы и гиротактические микроорганизмы. Микроорганизмы стабилизируют суспензию наночастиц посредством биоконвективного течения, возникающего под совместным воздействием наночастиц и сил плавучести. Также учитываются броуновское движение, термофорез и ньютоновский нагрев. Для получения нелинейной системы дифференциальных уравнений применяются соответствующим образом модифицированные преобразования. Полученные задачи решаются численно. Поле скоростей, распределения температуры и растворенного вещества, а также плотность подвижных микроорганизмов анализируются графически. Для различных значений параметров численно исследуются коэффициент пристенного сопротивления (трения), числа Нуссельта, Шервуда и подвижных микроорганизмов. Результаты показывают, что при увеличении числа Рэлея биоконвекция ограничивает направленное вверх движение наночастиц в наножидкости при заданном эффекте плавучести. Кроме того, возникает более сильная сила плавучести, которая противодействует течению жидкости и влияет на концентрацию. При увеличении параметра жидкости ее вязкость уменьшается, вследствие чего сопротивление движению жидкости снижается. Как в содействующем, так и в противодействующем случаях наблюдается усиление движения жидкости. При увеличении параметра броуновской диффузии тепловой пограничный слой расширяется. Более интенсивное броуновское движение усиливает случайное движение частиц, что улучшает конвективный теплообмен и, следовательно, повышает распределение температуры. При увеличении числа Льюиса распределение температуры усиливается, тогда как распределение концентрации снижается. Увеличение числа Рэлея приводит к усилению силы плавучести, которая эффективно повышает температуру жидкости. Это также увеличивает разность концентраций и, следовательно, перенос большего количества наночастиц между поверхностями...