I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o w er   E ng ineering   ( I J AP E )   Vo l.   9 ,   No .   1 A p r il 2 0 2 0 ,   p p .   6 7 ~7 7   I SS N:  2252 - 8792 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ap e. v 9 . i1 . p p 6 7 - 77          67       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a p e. ia esco r e. co m   Ro le of heat  so ur ce/sin k  on  ti m e d e pendent  f r ee c o nv ective f lo w   in a co a x ia l cylinder fill ed w ith  po ro us  m a t eria l:  a   s e m i   a na ly tical a ppro a ch       T a iw o   S.   Yus uf G a m bo   Da u da   De p a rtme n o f   M a th e m a ti c s,  A h m a d u   Be ll o   U n iv e rsity ,   Nig e ria       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   3 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   Sep   1 3 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   Feb   1 9 ,   2 0 2 0       In   th is  a rti c le,  t h e   se m a n a l y t ica so lu ti o n   f o a   f u ll y   d e v e l o p e d   ti m e   d e p e n d e n f re e   c o n v e c ti v e   f lo w   o f   a   v is c o u in c o m p re ss ib le  f lu id   w it h   h e a so u rc e /sin k   in   a n   i n f in it e   v e rti c a c o a x ial  c y li n d e sa tu ra ted   w it h   p o ro u m a teria h a b e e n   a n a ly z e d .   T h e   f lo w   wa in d u c e d   b y   b u o y a n c y   f o rc e d u e   to   tem p e r a tu re   d if f e r e n c e c a u se d   b y   th e   th e rm a in su latio n   o f   th e   in n e w a ll   a n d   c o n sta n h e a ti n g   o f   th e   o u ter  w a ll .   T h e   Lap lac e   tran s f o r m   tec h n iq u e   w a s   e m p lo y e d   to   tran sf o r m   th e   g o v e rn in g   e q u a ti o n   f ro m   ti m e   d o m a in   t   th e   L a p lac e   d o m a in .   No tw it h sta n d in g ,   a   n u m e rica in v e rsin g   sc h e m e   k n o w n   a Rie m a n n - su m   a p p ro x im a ti o n   (RS A ),   re n o w n e d   f o it s   p re c isio n   h a b e e n   u ti li z e d   to   tran sf o rm   th e   L a p lac e   d o m a in   so lu ti o n   t o   ti m e   d o m a in .     T h e   a c c u ra c y   o f   th e   n u m e ric a tec h n iq u e   e m p lo y e d   w a tes ted   b y   p re se n ti n g   a   c o m p a riso n   w it h   th e   n u m e rica v a lu e o b tain e d   u sin g   RS A ,   P DEP E ,   a n d   ste a d y   sta te  so lu ti o n   a t   larg e   ti m e .   T h e   e ff e c ts  o f   th e   v a rio u f lo w   p a ra m e ters   o n   th e   f lo w   f o r m a ti o n   a re   e x h ib it e d   g ra p h ica ll y .   It  is   in tere sti n g   to   n o te   t h a t   th e   f lu id   tem p e ra tu re   a n d   v e lo c it y   in c re a s e a ti m e   p a ss e s.  In   a d d it io n ,   th e   v e lo c it y   c a n   b e   e n h a n c e d   a n d   m in i m ize d   b y   g ra d u a ll y   in c re a sin g   Da rc y   n u m b e a n d   t h e   v isc o sity   ra ti o   re sp e c ti v e l y .   Ho w e v e r,   th e   i n c re a se   is  se e n   t o   b e   m o re   p ro m in e n w h e n   h e a so u rc e   is  a p p li e d .   T h e   d ra g   o n   b o t h   w a ll a re   se e n   to   i n c re a se   w it h   in c re a se   in   Da rc y   n u m b e r,   th e   re v e rse   tren d   i o b se rv e d   w it h   in c re a se   in   th e   v isc o sity   ra ti o .   K ey w o r d s :   An n u l u s   Fre co n v ec tio n   Hea t so u r ce /s i n k   R ie m an n - s u m   ap p r o x i m atio n   Un s tead y   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   T aiw o   S.  Y u s u f ,   Dep ar t m en t o f   Ma th e m at ics,   Ah m ad u   B ello   Un i v er s it y ,   C o m m u n i t y   Ma r k et,   Z air Ni g er ia,   lo ca l 8 1 0 2 1 1 ,   Z ar ia,   Nig e r ia .   E m ail:  tai y ee e @ y a h o o . co m       NO M E NCLAT UR E     R ad iu s   o f   th i n n er   c y li n d er   ( m )     R ad iu s   o f   th o u ter   c y li n d er   ( m )     Sp ec if ic  h ea t a t c o n s ta n t p r ess u r ( k J /k g K)      Dar c y   n u m b er       Gr av itatio n al  ac ce ler atio n   ( m / s 2 )     T h er m al  co n d u cti v it y   o f   t h f l u id   ( W / m K)     P er m ea b ilit y   o f   t h P o r o u s   m e d iu m   ( m 2 )      Di m e n s io n les s   n u s s elt  n u m b er        P r an d tl n u m b er   ( μ cp /k )   0   Di m e n s io n al  h ea t so u r ce /s in k   p ar am eter   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   I n t J   A p p l P o w er   E n g ,   Vo l.   9 ,   No .   1 A p r il 2 0 2 0 :   6 7     77   68     Di m e n s io n les s   r ad ial  co o r d i n ate     Di m e n s io n al  r ad ial  co o r d in ate     Di m e n s io n les s   h ea s o u r ce /s i n k   p ar a m eter     Di m e n s io n al  ti m ( s )     Di m e n s io n les s   ti m e   0   Am b ien t te m p er at u r ( K)     T em p er atu r o f   t h h o t c y lin d er   ( K)     Di m e n s io n les s   ax ia l v elo cit y     Ax ial  v elo cit y   ( m /s )     Di m e n s io n les s   m a s s   f lo w   r ate     Di m e n s io n les s   te m p er at u r e       G R E E K   L E T T E RS     Flu id   k in e m atic  v i s co s it y     Flu id   k in e m atic  e f f ec ti v v i s c o s it y     Sk i n   f r ict io n     Den s i t y     L ap lace   p ar a m eter     R ad ii r atio   ( / )     Vis co s it y   r atio     C o ef f icie n t   o f   t h er m al  e x p an s i o n       1.   I NT RO D UCT I O N   T h s tu d y   o f   ti m d ep en d en t   f r ee   co n v ec ti v f lo w   o f   v is c o u s   i n co m p r es s ib le  f l u id   in   c y li n d r ical   g eo m etr y   h as  attr ac ted   s ig n i f ican atten tio n   b y   m a n y   r ese ar ch er s   in   th p ast  d ec ad es  d u to   its   p r ac tical   ap p licatio n s   in   t h m o d er n   in d u s tr y   an d   en g i n ee r in g   s u c h   as  in   n u clea r   p o w er   p lan ts ,   h ea tin g   an d   co o lin g   o f   ch a m b er s ,   h ea e x c h an g er s ,   r ad iato r s ,   elec tr o n ic  co o lin g   an d   air   co n d it io n   s y s t e m .   C o n s eq u en tl y ,     th p r o b lem s   o f   f r ee   co n v ec ti v f lo w   i n   c y li n d r ical  g eo m etr y   h as  b e en   s o lv ed   b y   m a n y   r ese ar ch er s   u s i n g   b o th   th an al y tica an d   n u m er ical  ap p r o ac h   d u to   th co m p le x it y   o f   t h g eo m etr y   a n d   m o s t   i m p o r tan tl y   w h e n     th co n v ec tio n   cu r r en is   s et  u p   as  r esu lt  o f   th in ter n al  h ea s o u r ce /s i n k   in   ad d itio n   to   th s i m u l tan eo u s   he ati n g   a n d   i n s u latio n   o f   t h w all s .   Se v er al  w o r k   h as  b ee n   d ev o ted   to   ex a m i n t h r o le  o f   h ea s o u r ce /s i n k   o n   co n v ec ti v f lo w s   i n   ch a n n e l,  m icr o ch a n n e l a n d   an n u lu s   [ 1 - 7 ] .   Un s tead y   f r ee   co n v ec ti v f lo w   o f   h ea g e n er ati n g /ab s o r b in g   f lu id   in   an   a n n u l u s   w it h   p er m ea b le   w all s   w a s   s e m i   an al y tical l y   s t u d ied   b y   [ 1 ] .   T h ey   co n cl u d ed   th at  th at   th e   ef f ec o f   h ea g e n er atio n /ab s o r p tio n   ca n   b co n tr o lled   b y   in cr ea s in g /d ec r ea s in g   t h v i s co s it y   r ati o .   Su b s eq u en tl y ,   r ef er e n ce   [ 2 ]   ex a m i n ed   la m in ar   u n s tead y   f u ll y   d ev elo p ed   f r ee   co n v ec ti v f lo w   o f   v i s co u s ,   in co m p r es s ib le  an d   h ea g e n er at in g /ab s o r b in g   f lu id   in   an   an n u l u s   s atu r ated   w ith   p o r o u s   m ater ial  w h er th in n er   c y lin d er   is   h ea ted   co n s ta n tl y   w h ile  th o u ter   c y li n d er   is   m ai n tai n ed   at  co n s tan te m p er atu r e.   T h e y   r ep o r ted   th at  in   ad d itio n   to   th r es u lts   o b tain ed   f r o m   th eir   p r ev io u s   w o r k   [ 1 ] ,   th h ea g en er ati n g   f l u id   is   d esira b l f o r   o p tim u m   m a s s   f l u x   i n   t h an n u lar   g ap   m o s i m p o r tan tl y   w h e n   t h co n v ec t io n   cu r r en is   e n h a n ce d   b y   co n s ta n h ea f l u x .   T h an al y tic al  ex a m i n atio n   f o r   la m i n ar   f u ll y   d ev elo p ed   f lo o f   v is co u s   i n co m p r ess ib le  an d   elec tr icall y   co n d u cti n g   f l u id   in   an   an n u lu s   i n   w h ic h   th w all  o f   t h in n er   cy li n d er   is   h ea ted   o r   co o led   eit h er   is o th er m all y   o r   at  co n s tan h ea f lu x   w h ile     th o u ter   c y lin d er   is   m ai n tai n e d   at  am b ie n t te m p er at u r w as  co n s id er ed   b y   [ 3 ] .   C lo s ed   f o r m s   s o lu tio n s   f o r   tr an s ie n t   f u ll y   d e v elo p ed   f r ee   co n v ec tio n   co r r esp o n d in g   to   f o u r   f u n d a m en ta th er m al  b o u n d ar y   co n d itio n s   i n   v er tical  co n c en tr ic  an n u lu s   w as  p r ese n ted   b y   [ 4 - 5 ]   r ep o r ted     th an al y tica s o lu t io n   o f   la m i n ar   f u ll y   d e v elo p ed   f r ee   co n v ec tio n   in   b et w ee n   co ax ial   cy lin d er s   p ar tiall y   f illed   w it h   p o r o u s   m ater ial.   C o n s id er ab le  r esear ch   w o r k   h as  b ee n   d ed icate d   to   ex a m i n th r o le  o f   h ea t   s o u r ce /s i n k   o n   v is co u s   f lo w   f o r   d if f er en p h y s ical  p h en o m en o n .   I n   m a n y   o f   s u ch   p r o b le m s ,   th er m a y   b e   p lau s ib le  te m p er at u r d if f er en ce   b et w ee n   t h s u r f ac e   an d   th s u r r o u n d i n g   f l u i d .   T h is   d e m a n d s     th co n s id er atio n   o f   te m p er a tu r d ep en d en h ea s o u r ce /s in k   w h ich   m a y   e x er s tr o n g   ef f ec o n   t h h ea t   tr a n s f er   ch ar ac ter is t ics.  A n   a n al y tical  s o lu tio n   f o r   th co m b in ed   ef f ec o f   h ea s o u r ce ,   p o r o s it y   an d   t h er m a l   r ad iatio n   o n   m i x ed   co n v ec tio n   f lo w   i n   v er tical  a n n u l u s   w a s   p r esen ted   b y   [ 6 ] .   His   f in d in g s   ill u s tr ated   t h at   in cr ea s i n   th r ad iatio n   p ar am eter   an d   h ea s o u r ce   p ar a m eter   ca u s es  a n   in cr ea s i n   t h f lu id   te m p er atu r e     an d   r ate  o f   h ea tr an s f er .   R ec en tl y ,   r e f er en ce   [ 7 ]   an al y ze d   th u n s tead y   f lo w   o f   v i s co u s ,   in co m p r ess ib le,   elec tr icall y   a n d   th er m all y   co n d u ctin g   f lu id   b et w ee n   t w o   in f i n ite  p ar allel  p o r o u s   w alls   p lac ed   at  y =0   an d   y = a Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A p p l P o w er   E n g   I SS N:  2252 - 8792       R o le  o f h ea t so u r ce /s in o n   ti me  d ep en d e n t fr ee   co n ve ctive   flo w   in   a   co a xia l…  ( Ta iw o   S .   Yu s u f )   69   I is   as s u m ed   t h at  t h elec tr icall y   co n d u cti n g   f lu id   i s   d r iv en   b y   m u tu al  ac tio n   o f   t h e   i m p o s ed   p r ess u r e   g r ad ien t,  t h er m al  b u o y an c y   a n d   h ea t so u r ce   o r   s in k ,   o th er   r elate d   p r o b lem s   ca n   b f o u n d   i n   [8 - 1 3 ] .   T h e   e f f e c t   o f   b u o y a n t   f o r c e s   o n   m a g n e t o h y d r o d y n a m i c   ( M H D )   f r e e   c o n v e c t i v e   f l o w   o f   a n   e l e c t r i c a l l y   co n d u cti n g   f lu id   in   th p r esen ce   o f   h ea s o u r ce /s i n k   w a s   n u m er icall y   s t u d ied   b y   [ 1 4 - 1 5 ]   e x a m in ed   th e f f ec ts   o f   h ea s o u r ce /s i n k   o n   MH f lo w   a n d   h ea tr an s f er   o v er   s h r in k i n g   s h ee w it h   m a s s   s u cti o n .   R ef er e n ce   [ 1 6 ]   in v e s ti g ated   t h e f f ec t s   o f   in d u ce d   m a g n et ic  f ield   an d   h ea s o u r ce /s in k   o n   f u ll y   d ev e lo p ed   lam in ar   n at u r al   co n v ec ti v f lo w   o f   v is co u s   in co m p r ess ib le  an d   elec tr icall y   co n d u cti n g   f l u id   in   th p r esen ce   o f   r ad ial  m ag n etic  f ield   b y   co n s id er in g   in d u ce d   m a g n et ic  f ield   i n to   ac co u n an d   r ep o r ted   s o m i n te r esti n g   r esu lt,  th e y   o b tain ed   th at   i n cr ea s in g   v al u e   o f   t h h ea s o u r ce /s in k   p ar a m eter   lead s   to   i n cr ea s i n   v elo c it y .   R ef er e n ce   [ 1 7 ]   co n d u cted   s tu d y   o n   MH n atu r al  co n v ec t iv f lo w   o f   h ea t   g en er ati n g /ab s o r b in g   f l u id   w i th   s lip   ef f ec in   an   an n u lar   p o r o u s   m ed i u m .   T h e y   ad o p ted   th A d o m i a n   d ec o m p o s itio n   m et h o d   ( A DM ) ,   n u m er ical  s c h e m to   o b tain   th s o lu tio n   o f   t h g o v er n i n g   eq u atio n .   I n   th r e s u lt  th e y   p r esen ted ,   h ea g e n er atio n   p ar a m eter   en h a n ce d   th te m p er at u r an d   v elo cit y   o f   th f l u id   in   th an n u lar   g ap .   Mo r eo v er ,   s lip   ef f ec p ar a m eter   in cr e ases   t h v elo cit y   o f   th f l u id .   E m p l o y i n g   a   n u m e r i c a l   s h o o t i n g   t e c h n i q u e   w i t h   a   f o u r t h f i f t h   o r d e r   R u n g e - K u t t a   s c h e m e ,   r e f e r e n c e   [ 1 8 ]   ca r r ied   o u an   i n v e s ti g atio n   t o   s tu d y   p r o b lem   o f   t h c h e m ical  r ea ctio n   an d   h ea g e n er atio n   o r   ab s o r p tio n   ef f ec ts   o n   MH m i x ed   co n v e ctiv b o u n d ar y   la y er   f lo w   o f   n an o f lu id   th r o u g h   p o r o u s   m ed iu m   d u to   an   ex p o n en t iall y   s tr etc h i n g   s h ee t.  I w a s   f o u n d   th at  Nu s s elt   n u m b er   is   a   d ec r ea s in g   f u n ctio n   o f   t h h ea t   g en er atio n /ab s o r p tio n   p ar a m e ter   an d   th e   ch e m ical   r ea ctio n   p ar am e ter .   L ater   o n ,   R e f er e n ce   [ 1 9 ]   ex a m in ed     th co m b i n ed   e f f ec ts   o f   m ag n et ic  f ield   an d   h ea g e n er atio n /ab s o r p tio n   o n   u n s tea d y   b o u n d ar y - la y er   co n v ec ti v h ea a n d   m as s   t r an s f er   o f   n o n - Ne w to n ian   n an o f lu id   o v er   p er m ea b le  s tr etch i n g   w al l     an d   co n cl u d ed   th at   t h t h e r m al  a n d   co n ce n tr atio n   b o u n d ar y - la y er   th ic k n es s   h as  h ig h er   v al u es   w it h     th in cr ea s in g   o f   m a g n etic  f i eld   an d   h ea g en er atio n   i n   th ca s o f   p s eu d o p last ic  n an o f l u id   th a n   o th er s .   Oth er   r elate d   ar ticles  b y   d if f er en r esear ch er s   ad d r ess i n g   s o m r e m ar k ab le  p r o b lem s   o n   th e f f ec o f   h ea t   g en er atio n /ab s o r p tio n   f o r   d if f er en f l u id s   ca n   b s ee n   in   [ 2 0 - 2 5 ] .   T h p r esen p ap er   in v e s tig a tes  t h ef f ec o f   th h ea s o u r ce / s i n k   p r esen ce   o n   tim d ep en d en f r ee   co n v ec ti v f lo w   in   v er tical  co ax ial  c y li n d er   w h e n     th f l u id   is   f illed   w it h   p o r o u s   m ater ia l.  R etar d atio n   d u to   L o r en tz  d r ag   f o r ce   o p p o s in g   f l u id   f lo w   is   n eg l ig ib le  w h ich   is   th er e f o r n eg lec ted .   I n   ad d itio n ,   f o r   ef f ec tiv u til izatio n   o f   th av ai la b le  h ea s u p p lied   t o   th s y s te m ,   t h in n er   c y l in d er   is   in s u lated   ag ai n s h ea t t h is   i s   to   r etain   h ea w it h i n   th s y s te m .       2.   M AT H E M AT I CAL F O RM UL A T I O N   C o n s id er   f u l l y   d ev e lo p ed   tim d ep en d en f r ee   co n v ec ti v f lo w   o f   v is co u s   i n co m p r es s i b le  f lu id   i n   th p r esen ce   o f   h ea s o u r ce /s i n k   w it h i n   v er tical  co ax ial  cy li n d er   o f   in f i n it len g t h .   T h ax is   o f   c y li n d er   is   tak en   v er ticall y   u p w ar d   in   th d ir ec tio n   o p p o s ite  th g r av i tatio n al  f o r ce   alo n g   th - ax i s ,   w h i le  - a x is   i s   tak en   i n   t h r ad ial  d ir ec tio n .   T h co n v ec tiv c u r r en i s   as  r esu lt  o f   th co n s ta n h ea tin g   a th o u ter   c y lin d er   as  w ell  as   h ea s o u r ce /s in k .   T h r ad ii  o f   in n er   a n d   o u ter   c y li n d er   ar d en o ted   b y   a   a n d   b   r esp ec tiv el y   a s   d ep icted   in   Fi g u r e   1 .   I n i tiall y ,   it  i s   as s u m ed   t h at  at  ti m e   0   th f lu id   a n d   th e   t w o   c y lin d er s   at  a m b ie n t   te m p er atu r T 0 .   A 0 ,   th e   o u ter   c y lin d er   i s   as s u m ed   to   b h ea ted   to   te m p er atu r T w   g r ea ter   th a n   t h a t     o f   th s u r r o u n d in g   f l u id   an d   th in n er   cy lin d er   w h ic h   is   th er m all y   i n s u lated .   T h f lo w   is   th er eb y   s etu p   b y     th b u o y a n c y   f o r ce   d u to   th te m p er at u r d if f er e n ce   o f   th f l u id   in   t h co ax ial  c y l in d er .   T h u s ,   u n d er     th u s u al  B o u s s in e s q   ap p r o x im atio n ,   t h d i m en s io n less   f o r m   o f   t h g o v er n in g   eq u at io n s   f o r   th m o d el  u n d er   co n s id er atio n   ca n   b w r itte n   a s   ( 1 - 2 ) .           Fig u r 1 .   Sch e m atic  d iag r a m   o f   th p r o b le m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   I n t J   A p p l P o w er   E n g ,   Vo l.   9 ,   No .   1 A p r il 2 0 2 0 :   6 7     77   70     = [ 2  2 + 1   ]  +   ( 1 )       = 1  [ 2  2 + 1   ] +       ( 2 )     T h (1 2)   h av b ee n   r en d er ed   d i m en s io n le s s   u s i n g   th f o llo w i n g   n o n - d i m e n s io n al  q u an titi es:       =   2   ,           =       =   ,             =   ( 0 ) 0     ,                =                 =  ,        = 2   ,         = 0   ,         0 =    (      0 ) 2   = 0 2     ( 3 )     w h ile  t h in itial a n d   b o u n d ar y   co n d itio n s   i n   d i m e n s io n le s s   f o r m   ar g iv e n   as :     0   , = = 0   , 1     ( 4 )     > 0 : { = 0 ,   = 0      = 1 = 0 , = 1      =     ( 5 )     U s in g   ̅ ( , ) = ( , )   0   an d   ̅ ( , ) = ( , )   0   w h er   is   th e   L a p lace   p ar am eter   a n d     > 0 .   T h L ap lace   tr an s f o r m s   o f   ( 1 )   an d   ( 2 )   ar g iv en   a s :     2 ̅ 2 + 1 ̅  1 [ 1  + ] ̅ +   ̅ = 0     ( 6 )     2 ̅ 2 + 1 ̅  [ ] ̅ = 0       ( 7 )     T h L ap lace   tr an s f o r m   o f   t h b o u n d ar y   co n d itio n s   ar g i v en   b y     ̅ = 0   ;   ̅  = 0     at    = 1     ( 8 )     ̅ = 0 ;   ̅ = 1   at  =     ( 9 )         T h s o lu tio n s   o f   t h B ess el  o r d in ar y   d if f er en tial  in   ( 6 7 )   in   th L ap lace   d o m ai n   s u b j ec to     th b o u n d ar y   co n d itio n s   ( 8 ,   9 )   ar g iv e n :     ̅ ( , ) = 1 0 (  ) + 2 0 (  )     ( 1 0 )     ̅ ( , ) = 1 0 (  ) + 2 0 (  ) 1 [ 1 0 (  ) + 2 0 (  ) ( 2 2 ) ]        ( 1 1 )     w h er     =   ,   = [ 1 ( 1  + ) ] 1 / 2 ,   1 = 1 ( ) [ 1 ( ) 0 (  ) + 0 (  ) 1 ( ) ]     2 = 1 ( ) [ 1 ( ) 0 (  ) + 0 (  ) 1 ( ) ]     1 = 2 0 ( ) 1 0 (  ) 0 (  ) 0 ( ) 0 ( ) 0 (  )   ,     2 = 1 0 (  ) 2 0 ( ) 0 (  ) 0 ( ) 0 ( ) 0 (  )   .     2 . 1 .   S k in f rict io ns ,   N u s s e lt   nu m b er   a nd   m a s s   f lu x   Usi n g   ( 1 1 ) ,   th s k i n   f r ictio n   at  th s u r f ac o f   th c y li n d er s   in   th e   L ap lace   d o m ai n   at  = 1   an d     =   ar g iv e n   r esp ec tiv el y   as  f o llo w s :     ̅ 1 ( 1 , ) = ̅  | = 1   = α { 1 1 ( ) 2 1 ( ) } [ 1 1 ( ) 2 1 ( ) ] ( 2 2 )     ( 1 2 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A p p l P o w er   E n g   I SS N:  2252 - 8792       R o le  o f h ea t so u r ce /s in o n   ti me  d ep en d e n t fr ee   co n ve ctive   flo w   in   a   co a xia l…  ( Ta iw o   S .   Yu s u f )   71   ̅ ( , ) = ̅  | = = α { 1 1 (  ) 2 1 (  ) } [ 1 1 (  ) 2 1 (  ) ] ( 2 2 )       ( 1 3 )     Usi n g   ( 1 0 )   t h r ate  o f   h ea t tr a n s f er   at  th s u r f ac o f   t h o u te r   cy l in d er   in   t h L ap lace   d o m a in   is   g i v en   b y :      ̅ ̅ ̅ ̅ = ̅  | = = [ [ 1 1 (  ) 2 1 (  ) ]     ( 1 4 )     T h u s ,   th s o lu tio n   o f   t h m ass   f lo w   r ate  in   t h L ap lac d o m ai n   th r o u g h   t h an n u l ar   r eg io n     is   g i v e n   b y :     ̅ = 2 ̅  = 2 ( 1 2 ) 1       ( 1 5 )     w h er e     1 = 1 ( 1 (  ) 1 ( ) ) 2 ( 1 (  ) 1 ( ) )   ,     2 = 1  ( 2 2 ) [ 1 ( 1 (  ) 1 ( ) ) 2 ( 1 (  ) 1 ( ) ) ]     I is   p ar a m o u n to   n o te  t h at  th g iv e n   s o l u tio n s   a b o v ar in   L ap lace   d o m ain .   ( 1 0 - 1 5 )   is   to   b tr an s f o r m ed   to   th ti m d o m ai n .   Du to   t h co m p le x   n atu r o f   th e s s o l u tio n s ,   th R ie m a n n - s u m   ap p r o x im a tio n   ap p r o ac h   w as  ad o p ted .   Fo llo w i n g   th w o r k   o f   [ 1 ]   an y   f u n ct io n   i n   t h L ap lace   d o m a in   ca n   b e   in v er ted   to   th t i m d o m ai n   as   f o llo w s :     ( , ) =  [ 1 2 ̅ ( , ) +  ( ̅ ( , + = 1 ) ( 1 ) ]     ( 1 6 )     w h er   r ep r esen ts   , ,   o r      as  th ca s m a y   b e,   R r ef er s   to   th r ea p ar t   o f   th s u m m atio n ,   = 1   is   th n u m b er   o f   ter m s   u s ed   in   th R ie m a n n - s u m   ap p r o x i m atio n   an d     is   th r ea p ar o f     th B r o m w ic h   co n to u r   th at  is   u s ed   in   in v er ti n g   L ap lace   tr an s f o r m s .   T h R iem a n n - s u m   ap p r o x i m atio n   f o r     th L ap lace   i n v er s io n   i n v o l v es  s in g le  s u m m a tio n   f o r   th n u m er ical  p r o ce s s   its   ac cu r ac y   d ep en d s   o n     th v al u o f     an d   th tr u n ca ti o n   er r o r   d ictated   b y   .   A cc o r d in g   to   [ 2 6 ] ,   th v alu o f      th at   b est  s atis f ied     th r esu lt is   4 . 7 .     2 . 2 .   Va lid a t io n o f   t he  m et ho d   T o   v alid ate  th n u m er ical  s c h e m ad o p ted   in   i n v er ti n g   ( 1 0 - 1 5 )   in   th ti m d o m ai n ,   w e   s et  o u to   o b tain   th s tead y   s tate  s o lu t io n   o f   ( 1 2 ) ,   th is   is   ac h ie v ed   b y   co m p u ti n g   t h s tead y   s tate  te m p er atu r e     an d   v elo cit y   f ield   a n al y ticall y   w h ich   i s   ex p ec ted   to   co in cid w it h   tr an s ie n s tate  s o lu tio n   at  lar g ti m e.   T h is   ca n   b d o n b y   tak i n g   (   )  = 0   in   th e   n o n - d i m e n s io n al  ( 1 ,   2 )   w h ic h   th e n   r ed u ce s   to   th o r d in ar y   d if f er en tial   eq u atio n s   g i v en   b y :     [ 2 2 + 1   ]  + = 0     ( 1 7 )     2 2 + 1   +  = 0     ( 1 8 )     w it h   t h g i v e n   in itial a n d   b o u n d ar y   co n d itio n s     = 0 ;       = 0     at  = 1     ( 1 9 )     = 0 ;   = 1     at  =     ( 2 0 )     T h ( 1 7 ,   1 8 )   a r s o lv ed   u n d er   th b o u n d ar y   co n d itio n s   ( 1 9 ,   2 0 )   to   o b tain   th s o lu tio n   o f     th s tead y   s ta te  te m p er at u r f i eld ,   v elo cit y   f ield ,   s k i n   f r ictio n   o n   t h s u r f ac o f   t h c y li n d er s ,   Nu s s elt  n u m b er   an d   m as s   f lo w   r ate.   T h e   s o lu ti o n s   ar g i v en   a s :     ( ) = 1 0 (  ) + 2 0 (  )     ( 2 1 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   I n t J   A p p l P o w er   E n g ,   Vo l.   9 ,   No .   1 A p r il 2 0 2 0 :   6 7     77   72   ( ) = 1 0 (  ) + 2 0 (  ) + 3 0 (  ) + 4 0 (  )     ( 2 2 )     1 =   | = 1 = { 1 1 ( ) 2 1 ( ) } + { 3 1 ( ) 4 1 ( ) }     ( 2 3 )     =   | = = [ { 1 1 (  ) 2 1 (  ) } + { 3 1 (  ) 4 1 (  ) } ]     ( 2 4 )      =   | = = [ { 1 1 (  ) 2 1 ( ) } ]     ( 2 5 )     = 2  1 = 2 [ 5 + 6 ]     ( 2 6 )     w h er e   = = 1  1 = 1 ( ) 1 ( ) 0 (  ) + 0 (  ) 1 ( ) 2 = 1 ( ) 1 ( ) 0 (  ) + 0 (  ) 1 ( )   1 = 4 0 ( ) 3 0 (  ) 0 (  ) 0 ( ) 0 ( ) 0 (  ) ,   2 = 3 0 (  ) 4 0 ( ) 0 (  ) 0 ( ) 0 ( ) 0 (  ) ,   3 =  1 2  1 4 =  2 2  1   5 = 1 { 1 (  ) 1 ( ) } 2 { ( 1 (  ) 1 ( ) } ,      6 = 3 { 1 (  ) 1 ( ) } 4 { 1 (  ) 1 ( ) }     T o   f u r th er   estab lis h   t h ac cu r ac y   o f   t h R ie m a n n - s u m   ap p r o x i m at io n   ap p r o ac h ,   th P DE P E   is   u s ed   to   s o lv ( 1 2 )   w it h   ( 4 5 )   as  th in it ial  an d   b o u n d ar y   co n d it io n   r esp ec tiv el y .   T h n u m er ic al  v alu e s   o b tain ed   f r o m   th R ie m an n - S u m   ap p r o x i m atio n ,   s tead y   s tate  s o lu tio n   an d   t h P ar ab o lic  an d   E llip tic  P ar tial   Dif f er en t ial  E q u atio n s   ( P DE PE)   ar p r esen ted   in   T ab le  1 .       T ab le  1 .   Nu m er ical  v al u es o f   t h tr an s ien s tate  v elo cit y   o b ta in ed   u s in g   t h R ie m a n n - s u m   a p p r o x im a tio n   m et h o d ,   P DE P E   an d   th at  o b tain ed   f r o m   t h ex ac s o lu t io n   Da   T   R i e ma n n - s u a p p r o x i m a t i o n   P D EPE   Ex a c t   s o l u t i o n   0 . 1       0 . 2   0 . 4   0 . 6   S t e a d y   st a t e   0 . 0 3 5 2   0 . 0 5 0 8   0 . 0 5 7 1   0 . 0 6 0 8   0 . 0 3 5 3   0 . 0 5 0 9   0 . 0 5 7 0   0 . 0 6 0 8   0 . 0 6 0 8   0 . 0 6 0 8   0 . 0 6 0 8   0 . 0 6 0 8   1 . 0       0 . 2   0 . 4   0 . 6   S t e a d y   st a t e   0 . 0 5 4 1   0 . 0 8 8 4   0 . 1 0 3 1   0 . 1 1 2 8   0 . 0 5 4 0   0 . 0 8 8 6   0 . 1 0 3 2   0 . 1 1 2 8   0 . 1 1 2 8   0 . 1 1 2 8   0 . 1 1 2 8   0 . 1 1 2 8     N o t e :   ( = 0 . 04 ,  = 0 . 71 , = 1 . 0 , = 1 . 6 )       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   I n   o r d er   to   u n d er s tan d   th ef f ec ts   o f   th v ar io u s   co n tr o lli n g   p ar a m eter s   o n   th f l u id   tem p er at u r e,   f l u id   v elo cit y ,   s k in   f r ictio n   o n   th w al ls   o f   t h c y lin d er ,   N u s s elt  n u m b er   an d   m as s   f lo r ate  i n   th a n n u lar   r eg io n ,   M A T L A B   p r o g r a m   is   w r itte n   to   co m p u te  a n d   g en er ate  t h li n g r ap h s   a n d   n u m er ica v al u e s   f o r   s o m s e lecte d   v al u es  o f   t h d im en s io n less   p ar a m eter .   T h p r esen p ar a m etr ic  s t u d y   h as  b e en   p er f o r m ed   o v er   r ea s o n ab le  r an g 0 . 001  1 . 0 0 . 5 1 . 5 2 2   w h er = 2   is   also   ta k en   a s   r ef er en c e   p o in t.  T w o   v alu e s   o f   P r an d tl  n u m b er   (  = 0 . 71 )   an d   (  = 7 . 0 )   w er co n s id er ed   all  th r o u g h   t h is   w o r k   w h ic h   co r r esp o n d s   to   air   a n d   w ater   r esp ec ti v el y .   I n   th e   co u r s o f   th i s   r esear c h   w o r k ,   p o s itiv v a l u es  o f     d en o te  h ea s o u r ce   an d   is   s p ec if ied   in   F i g u r es  2 - 9   ( a ) ,   w h ile  n eg a tiv e s   v alu e s   o f   d en o te  h ea s i n k   an d   i s   s p ec if ied   in   f i g u r es.  2 - 9   ( b ) .   Fig u r 2   s h o w s   t h te m p er at u r p r o f iles   f o r   d if f er en v al u es  o f     ac r o s s   th a n n u lar   g ap   f o r   b o th   ca s es  o f   h ea s o u r ce   an d   s i n k .   I is   clea r   f r o m   Fi g u r 2   th at  th f l u id   te m p er atu r i n cr ea s e s   an d   attain   s tead y   s tate  f a s ter   as  ti m in cr ea s es   f o r   b o th   h ea s o u r ce   an d   s i n k   a n d   d r o p s   to w ar d s   t h in s u lated   w all  w i t h     th ex c ep tio n   o f    = 0 . 71   in   ( a) .   Ge n er all y   h ig h er   te m p er at u r p r o f iles   ar p er ce iv ed   w it h   d ec r ea s in   P r an d tl  n u m b er   (  ) .   Velo cit y   p r o f iles   f o r   h ea s o u r ce   an d   s i n k   f o r   v ar io u s   d i m en s io n le s s   p ar am eter s   ar e   p r esen ted   in   Fi g u r es   3 - 5 .   I c an   b s ee n   clea r l y   f r o Fi g u r es   3   an d   4 ,   th at   as  t i m a n d   Dar c y   n u m b er   (  )   in cr ea s es   r esp ec tiv e l y ,   th e   f l u id   v e lo cit y   is   ac ce ler ated   d u to   t h f ac t h at   h o f l u id   p ar ticles  e n h a n ce   co n v ec ti v c u r r en t,  t h o u g h   t h in cr e m en t   is   s i g n if ican t   alo n g   t h h ea ted   w all   an d   m o s i m p o r t an tl y   w i th   h ea t   s o u r ce .   Fig u r 5   p r esen ts   t h e f f ec o f   th f lu id   v is co s i t y   r atio   ( )   o n   th v elo cit y   I i s   ev id e n t h at  t h ef f ec t   o f   v is co s it y   r atio   i s   to   r etar d   f l u id   v e lo cit y .   I t   is   s ee n   t h at  as   th f l u id   v is co s it y .   Var iat io n   o f   s k i n   f r ictio n   ( 1 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A p p l P o w er   E n g   I SS N:  2252 - 8792       R o le  o f h ea t so u r ce /s in o n   ti me  d ep en d e n t fr ee   co n ve ctive   flo w   in   a   co a xia l…  ( Ta iw o   S .   Yu s u f )   73   alo n g   th i n s u lated   w al ar r ev ea led   in   F ig u r e s   6   an d   7   w ith   r esp ec to   Dar cy   n u m b er   (  )   an d   v is co s it y   r atio   ( )   f o r   b o th   h ea s o u r ce   an d   s in k .   I is   f o u n d   f r o m   t h ese  f i g u r e s   th at  t h s k in   f r ictio n   ( 1 )   alo n g   t h w all   o f   th in n er   c y li n d er   in cr ea s es   an d   d r o p s   as  Dar cy   n u m b er   (  )   an d   v is co s i t y   r atio   ( )   o f   th f l u i d   in cr ea s e s   r esp ec tiv el y   f o r   b o th   h ea s o u r ce   an d   s in k .   Ho w e v er ,   th m ag n i tu d o f   t h s k in   f r ictio n   ( 1 )   is   n o ticea b le  f o r   th ca s o f   h ea s o u r ce .   Fig u r es  8   an d   9   r ev ea ls   th v ar ia tio n   o f   s k in   f r ictio n   ( )   f o r   d if f er en v al u es  o f   Dar c y   n u m b er   (  )   an d   v i s co s it y   r atio   ( )   alo n g   t h h ea ted   w a ll  f o r   b o th   h ea s o u r ce   an d   s i n k .   I i s   o b v io u s   f r o m   th f i g u r e s   th at  s k i n   f r ict io n   co ef f ic ien ( )   alo n g   th o u te r   cy li n d er   is   en h an ce d   w it h   in cr ea s in   Dar c y   n u m b er   (  )   an d   d ec r ea s es  w ith   i n cr ea s in   b o th   P r an d tl  n u m b er   (  )   an d   v is co s it y   r atio   ( ) .   Ho w ev er ,     an   in cr ea s i n   s k i n   f r ictio n   o n   b o th   w all s   is   o b tain ed   w it h   ti m e.   I is   in ter e s ti n g   to   n o te  t h at  s k i n   f r ict io n   o n   b o th   w a lls   at tain   s tead y   s tate   f aster   i n   t h ca s o f   t h h ea t   s in k .   I is   g o o d   to   also   n o te   th at  s i m ilar   to   th e   o b s er v atio n   in   Fi g u r es  6   an d   7 .   T ab les  2   an d   3   r ev ea ls   th n u m er ica v al u es  f o r   th r ate  o f   h ea tr an s f er   alo n g   th h ea ted   w all  a n d   th q u a n ti t y   o f   f lu id   f lo w i n g   i n   t h an n u lar   g ap   r esp ec tiv el y .   I is   s ee n   th at  h i g h er   v al u e s   ar p er ce iv ed   as  ti m i s   i n cr ea s ed   an d   h ea s o u r ce /s i n k   p ar a m eter   is   in cr ea s ed   th at   b o th   N u s s elt  n u m b er     an d   m as s   f lo w .           ( a)   ( b )     Fig u r 2 .   T em p er atu r p r o f ile  f o r   d if f er e n t v a lu e s   o f     ( = 2 . 0 ) ,   ( a)   Hea t so u r ce ,   ( b )   Hea t sin k           ( a)   ( b )     Fig u r 3 .   Velo cit y   p r o f ile  f o r   d if f er e n t v a lu e s   o f     ( = 2 . 0 ,  = 0 . 1 , = 1 . 0 ) ,   ( a)   Hea t so u r ce ,   ( b )   Hea t sin k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   I n t J   A p p l P o w er   E n g ,   Vo l.   9 ,   No .   1 A p r il 2 0 2 0 :   6 7     77   74       ( a)   ( b )     Fig u r 4 .   Velo cit y   p r o f ile  f o r   d if f er e n t v a lu e s   o f      ( = 2 . 0 , = 0 . 1 , = 1 . 0 ) ,   ( a)   Hea t so u r ce ,   ( b )   Hea t sin k           ( a)   ( b )     Fig u r 5 .   Velo cit y   p r o f ile  f o r   d if f er e n t v a lu e s     ( = 2 . 0 , = 0 . 1 ,  = 0 . 1 ) ,   ( a)   Hea t so u r ce ,   ( b )   Hea t sin k           ( a)   ( b )     Fig u r e   6 .   Var iatio n   o f   s k i n   f r ic tio n   ( 1 )   f o r   d if f er en v al u es o f      ( = 2 . 0 , = 1 . 0 ) ,   ( a)   Hea t so u r ce ,   ( b )   Hea t sin k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A p p l P o w er   E n g   I SS N:  2252 - 8792       R o le  o f h ea t so u r ce /s in o n   ti me  d ep en d e n t fr ee   co n ve ctive   flo w   in   a   co a xia l…  ( Ta iw o   S .   Yu s u f )   75       ( a)   ( b )     Fig u r e   . Var iatio n   o f   s k i n   f r ic tio n   ( 1 )   f o r   d if f er en v al u es o f     ( = 2 . 0 ,  = 0 . 1 ) ,   ( a)   Hea t so u r ce ,   ( b )   Hea t sin k           ( a)   ( b )     Fig u r e   8 .   Var iatio n   o f   s k i n   f r ic tio n   ( )   f o r   d if f er en v al u es o f      ( = 2 . 0 , = 1 . 0 ) ,   ( a)   Hea t so u r ce ,   ( b )   Hea t sin k           ( a)   ( b )     Fig u r e   9 .   Var iatio n   o f   s k i n   f r ic tio n   ( )   f o r   d if f er en v al u es o f     ( = 2 . 0 ,  = 0 . 1 ) ,   ( a)   Hea t so u r ce ,   ( b )   Hea t sin k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   I n t J   A p p l P o w er   E n g ,   Vo l.   9 ,   No .   1 A p r il 2 0 2 0 :   6 7     77   76   T ab le  2 .   Nu m er ical  v al u es o f   t h tr an s ien s tate  N u s s elt  n u m b er   o b tain ed   u s i n g   th R ie m an n - s u m   ap p r o x im a tio n   m et h o d   ( = 2 , = 2 )   T ab le  3 .   Nu m er ical  v al u es o f   t h tr an s ien s tate  m as s   f lo w   r ate  o b tain ed   u s i n g   th R ie m a n n - s u m   ap p r o x im a tio n   m et h o d   ( = 1 . 0 ,  = 0 . 1 , = 2 . 0 )   T   S   Pr= 0 . 7 1   Pr= 7 . 0   0 . 1   - 2 . 0   - 1 . 0   0 . 0   1 . 0   2 . 0   0 . 2 0 7 9   0 . 4 0 6 7   0 . 6 1 4 7   0 . 8 3 2 8   1 . 0 6 1 9   1 . 2 0 7 8   1 . 2 7 4 8   1 . 3 4 2 2   1 . 4 0 9 8   1 . 4 7 7 8   0 . 2   - 2 . 0   - 1 . 0   0 . 0   1 . 0   2 . 0   0 . 0 0 1 6   0 . 2 7 0 5   0 . 5 6 8 9   0 . 8 9 8 5   1 . 2 6 5 3   0 . 8 3 6 5   0 . 9 3 0 6   1 . 0 2 5 6   1 . 1 2 1 5   1 . 2 1 8 3   0 . 3   - 2 . 0   - 1 . 0   0 . 0   1 . 0   2 . 0   0 . 1 0 5 6   0 . 2 2 2 4   0 . 6 0 0 0   1 . 0 4 2 2   1 . 5 6 9 4   0 . 6 5 5 4   0 . 7 6 9 9   0 . 8 8 6 1   1 . 0 0 3 9   1 . 1 2 3 4     t   S   Pr= 0 . 7 1   Pr= 7 . 0   0 . 1   - 2 . 0   - 1 . 0   0 . 0   1 . 0   2 . 0   2 7 . 3 8 8 4   3 3 . 0 2 7 5   3 8 . 8 9 0 5   4 4 . 9 3 5 8   5 1 . 0 9 8 8   2 8 . 9 3 0 6   2 9 . 9 6 1 5   3 0 . 9 9 8 6   3 2 . 0 4 2 1   3 3 . 0 9 2 0   0 . 2   - 2 . 0   - 1 . 0   0 . 0   1 . 0   2 . 0   3 1 . 0 9 4 9   3 5 . 8 9 0 2   3 9 . 4 2 7 6   4 0 . 5 5 7 3   3 7 . 4 4 9 2   3 1 . 1 0 5 4   3 2 . 6 5 1 0   3 4 . 2 1 5 8   3 5 . 8 0 0 3   3 7 . 4 0 4 8   0 . 3   - 2 . 0   - 1 . 0   0 . 0   1 . 0   2 . 0   3 0 . 3 7 9 8   3 1 . 7 7 1 2   2 7 . 8 0 2 5   1 3 . 3 7 7 8   - 2 0 . 6 5 1 8   3 3 . 6 4 2 5   3 5 . 6 3 7 4   3 7 . 6 7 0 3   3 9 . 7 4 2 5   4 1 . 8 5 5 0         4.   CO NCLU SI O   A   t h eo r etica a n al y s i s   o n   t h e f f ec o f   h ea s o u r ce /s i n k   o n   u n s tead y   f r ee   co n v ec ti v f lo w   in   co ax ial   c y li n d er   s atu r ated   w i th   p o r o u s   m ater ial  w as  ca r r ied   o u t.  T h s o lu tio n s   o f   th g o v er n in g   m o m e n tu m     an d   en er g y   eq u atio n s   w h er d er iv ed   in   th L ap lace   d o m ai n   b y   ap p l y i n g   th e   L ap lace   tr an s f o r m   tech n iq u e.     T h L ap lace   d o m ai n   s o l u tio n   is   t h en   tr an s f o r m ed   to   t i m e   d o m ai n   u s i n g   n u m er ical  i n v er s io n   s c h e m k n o w n   as  R ie m a n n - s u m   ap p r o x i m at i o n   ( R S A ) .   Fo r   ac cu r ac y   ch e ck ,   th r esu lt  o b tain ed   u s in g   th R ie m a n n - s u m   ap p r o x im a t io n   ( R S A )   ap p r o ac h   is   v al id ated   b y   p r esen ti n g   co m p ar is o n   w it h   th s tead y   s t ate  s o lu tio n   at  lar g e   ti m e.   T h m ai n   f in d i n g s   o f   t h i s   w o r k   ar e:   a.   T h f lu id   te m p er atu r is   an   i n cr ea s in g   f u n ct io n   o f   ti m e,   alth o u g h   t h in cr ea s is   m o r p r o n o u n ce d   w h e n   h ea t so u r ce   i s   ap p lied .   b.   Velo cit y   i n cr ea s es  w i th   i n cr ea s in   Dar c y   n u m b er   a n d   ti m e.   T h r ev er s tr en d   is   o b s er v ed   w it h   i n cr ea s i n   th v i s co s it y   r atio .   c.   Sk i n   f r ictio n s   o n   b o th   w all s   o f   th c y li n d er   ar e   en h an ce d   with   in cr ea s in   Dar c y   n u m b er   as  ti m p ass e s   an d   d r o p s   as th v is co s it y   r ati o   is   in cr ea s ed .       RE F E R E NC E   [1 ]   B.   K.  Jh a   a n d   T .   S .   Y u su f ,   T ra n sie n f re e   c o n v e c ti v e   f lo w   w it h   h e a g e n e ra ti o n /ab so r p ti o n   i n   a n   a n n u lar  p o r o u s   m e d iu m a   se m i - a n a l y ti c a a p p ro a c h ,”   J .   Pro c e ss   M e c h .   En g . ,   v o l .   2 3 2 ,   n o .   5 ,   p p .   5 9 9 - 6 1 2 ,   2 0 1 7 .     [2 ]   T .   S .   Yu su f   a n d   B.   K .   Jh a ,   A   se m i - a n a l y ti c a so lu ti o n   f o ti m e   d e p e n d e n n a t u ra c o n v e c ti o n   f lo w   w it h   h e a g e n e ra ti o n /ab so r p ti o n   in   a n   a n n u lu p a rti a ll y   f il led   w it h   p o ro u s   m a teria l ,   M u l ti d isc ip M o d e l.   M a ter .   S tru c t . ,     v o l.   1 4 ,   n o .   5 ,   p p .   1 0 4 2 - 1 0 6 3 ,   2 0 1 8 .   [3 ]   T .   S .   Yu su f ,   Ex a c so lu ti o n   o f   a n   M HD   n a tu ra c o n v e c ti o n   f lo in   v e rti c a c o n c e n tri c   a n n u lu w it h   h e a t   a b so rp ti o n ,”   In t.   J .   Fl u id   M e c h .   T h e rm a S c i . , v o l.   3 ,   n o .   5 ,   p p .   5 2 - 6 1 .   2 0 1 7 .   [4 ]   M.   A .   A l - Ni m a n d   T .   T .   Da ra b s e h ,   A n a l y ti c a so lu ti o n   f o tran s ien lam in a f u ll y   d e v e lo p e d   f re e   c o n v e c ti o n   in   o p e n - e n d e d   v e rti c a c o n c e n tri c   p o ro u s a n n u l i ,”   J .   He a T ra n sf . , v o l .   1 17 n o .   3 ,   p p .   7 6 2 - 7 6 4 1 9 9 5 .   [5 ]   T .   P a u l   a n d   A .   K.  S i n g h ,   Na tu ra c o n v e c ti o n   b e tw e e n   c o a x ial  v e rti c a c y li n d e rs  p a rti a ll y   f il led   w it h   a   p o r o u s   m a teria l,   Fo rs c h .   In g . - W e s . , v o l.   6 4 ,   p p .   1 5 7 - 1 6 2 ,   1 9 9 8 .   [6 ]   M .   O.  On i ,   Co m b in e d   e f fe c o h e a so u rc e ,   p o r o sity   a n d   th e rm a ra d iatio n   o n   m ix e d   c o n v e c ti o n   f l o w   in   a   v e rti c a l   a n n u l u s: A n   e x a c so lu ti o n ,   E n g .   S c i.   T e c h . ,   I n t.   J . ,   v o l.   2 0 ,   n o .   2 ,   p p ,   5 1 8 - 5 2 7 ,   2 0 1 7 .   [7 ]   O.  D.  M a k in d e ,   Z.   H.  Kh a n ,   R.   A h m a d ,   Riz w a n   Ul  Ha q ,   a n d   W .   A .   Kh a n Un ste a d y   M HD   flo w   in   a   p o ro u s   c h a n n e w it h   t h e rm a ra d iatio n   a n d   h e a so u rc e /si nk ,”   In ter n a ti o n a J o u rn a o Ap p li e d   a n d   Co mp u ta t io n a l   M a th e ma ti c s ,   v o l.   5 ,   n o .   5 9 ,   p p .   1 - 2 1 ,   2 0 1 9 .   [8 ]   B.   K.  Jh a   a n d   T .   S .   Y u su f ,   In v e stig a ti o n   o f   h e a g e n e ra ti o n /ab s o rp t i o n   o n   n a tu ra c o n v e c ti o n   f l o w   in   a   v e rti c a l   a n n u lar m icro - c h a n n e l:   a n   e x a c so lu ti o n ,”   M u lt i d isc ip .   M o d e l.   M a t e r.  S tru c t . ,   v o l.   1 4 ,   n o .   5 ,   p p .   1 4 3 - 167 2 0 1 8 .   [9 ]   B.   K.  J h a ,   M .   O.   On i ,   a n d   B .   A in a ,   S tea d y   f u ll y   d e v e lo p e d   m ix e d   c o n v e c ti o n   f lo w   in   a   v e rti c a m icro - c o n c e n tri c   a n n u l u s   w i t h   h e a t   g e n e r a t i n g / a b s o r b i n g   f l u i d :   a n   e x a c t   s o l u t i o n ,”   A i n   S h a m s   E n g .   J . v o l .   9 ,   n o .   4 ,   p p .   1 2 8 9 - 1 3 0 1 ,   2 0 1 8 .   [1 0 ]   Y .   M a h m o u d i ,   C o n s t a n t   w a l l   h e a t   f l u x   b o u n d a r y   c o n d i t i o n   i n   m i c r o - c h a n n e l s   f i l l e d   w i t h   a   p o r o u s   m e d i u m   w i t h   i n t e r n a h e a t   g e n e r a t i o n   u n d e r   l o c a l   t h e rm a l   n o n - e q u i l i b r i u m   c o n d i t i o n ,”   I n t .   J .   H e a t   M a ss   T r a n s f . , v o l .   85 ,   p p .   524 - 5 4 2 ,   2 0 1 5 .   [1 1 ]   S .   Os trac h ,   Co m b in e d   n a tu ra l   a n d   f o rc e d - c o n v e c ti o n   f lo w   a n d   h e a tran sf e o f   f lu id w it h   a n d   w it h o u h e a so u rc e s   in   c h a n n e ls w it h   li n e a rly   v a r y in g   w a ll   te m p e ra tu re s ,”   NACA   T N   3 1 4 1 ,   1 9 5 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.