phmathВестник Государственного университета просвещения. Серия: Физика-МатематикаBulletin of Federal State University of Education. Series: Physics and Mathematics2949-50832949-5067Federal State University of Education10.18384/2310-7251-2022-4-6-16phmath-568Research ArticleФИЗИКАPHYSICSНеньютоновское течение наножидкости на основе оксида титанаNon-Newtonian flow of a nanofluid based on titanium oxideВековищевМ. П.VekovishchevM. P.

Вековищев Михаил Петрович – кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики и химии

140411, Московская обл., г. Коломна, ул. Зелёная, д. 30

Mikhail P. Vekovishchev – Cand. Sci. (Phys.-Math.), Assoc. Prof.

ul. Zelenaya 30, Kolomna 140411, Moscow Region

mpv.71@mail.ruКирсановЕ. А.KirsanovE. A.

Кирсанов Евгений Александрович – кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики и химии

140411, Московская обл., г. Коломна, ул. Зелёная, д. 30

Evgeny A. Kirsanov – Cand. Sci. (Phys.-Math.), Assoc. Prof.

ul. Zelenaya 30, Kolomna 140411, Moscow Region

Kirsanov47@mail.ruГосударственный социально-гуманитарный университетРоссияState University of Humanities and Social StudiesRussian Federation20220702202304616Copyright © Вековищев М.П., Кирсанов Е.А., 20232023Вековищев М.П., Кирсанов Е.А.Vekovishchev M.P., Kirsanov E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.physmathmgou.ru/jour/article/view/568Цель

Цель: рассмотреть реологическое поведение наножидкости, полученной на основе наночастиц оксида титана в воде и этиленгликоле.

Процедура и методы

Процедура и методы. Проведена аппроксимация экспериментальных данных уравнениями структурной реологической модели на отдельных интервалах скорости сдвига.

Результаты

Результаты. Показана связь коэффициентов реологических уравнений с характером изменения структуры наножидкости, а именно формирования и разрушения агрегатов наночастиц.

Теоретическая и/или практическая значимость. Предложены уравнения, которые способны аппроксимировать экспериментальные данные на отдельных интервалах скорости сдвига, соответствующих определённому структурному состоянию наножидкости. 

Aim

Aim. We consider the rheological behavior of a nanofluid obtained on the basis of titanium oxide nanoparticles in water and ethylene glycol.

Methodology

Methodology. The experimental data are approximated using equations of the structural rheological model on separate intervals of the shear rate.

Results

Results. A relationship is obtained between the coefficients of rheological equations and the nature of changes in the structure of the nanofluid, namely, the formation and destruction of nanoparticle aggregates.

Research implications

Research implications. Equations are derived that make it possible to approximate experimental data at individual shear rate intervals corresponding to a certain structural state of the nanofluid.

наножидкостьнаночастицы оксида титанаструктурная реологическая модельреологические кривыеnanofluidtitanium oxide nanoparticlesstructural rheological modelrheological curvesReferencesMahbubul I. M., Saidur R., Amalina M. A. Latest developments on the viscosity of nanofluids // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2012. Vol. 55. Iss. 4. P. 874–885. DOI: 10.1016/J.IJHEATMASSTRANSFER.2011.10.021.Mahbubul I. M., Saidur R., Amalina M. A. Latest developments on the viscosity of nanofluids. In: International Journal of Heat and Mass Transfer, 2012, vol. 55, iss. 4, pp. 874–885. DOI: 10.1016/J.IJHEATMASSTRANSFER.2011.10.021.Рудяк В. Я. Современное состояние исследований вязкости наножидкостей // Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Физика. 2015. Т. 10. № 1. С. 5–22.Rudyak V. Ya. [State-of-the-art study of nanofluid viscosity]. In: Vestnik Novosibirskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Fizika [Vestnik NSU. Series: Physics], 2015, vol. 10, no. 1, pp. 5–22.Haisheng Chen, Yulong Ding, Chunqing Tan. Rheological behaviour of nanofluids // New Journal of Physics. 2007. Vol. 9. P. 367–391. doi:10.1088/1367-2630/9/10/367.Haisheng Chen, Yulong Ding, Chunqing Tan. Rheological behaviour of nanofluids. In: New Journal of Physics, 2007, vol. 9, pp. 367–391. DOI: 10.1088/1367-2630/9/10/367.Investigation of thermal conductivity and rheological properties of nanofluids containing graphene nanoplatelets / Mehrali M., Sadeghinezhad E., Tahan Latibari S., Kazi S. N., Mehrali M., Zubir M. N., Metselaar H. S. C. // Nanoscale Research Letters. 2014. Vol. 9. P. 15–24. DOI: 10.1186/1556-276X-9-15.Mehrali M., Sadeghinezhad E., Tahan Latibari S., Kazi S. N., Mehrali M., Zubir M. N., Metselaar H. S. C. Investigation of thermal conductivity and rheological properties of nanofluids containing graphene nanoplatelets. In: Nanoscale Research Letters, 2014, vol. 9, pp. 15–24. DOI: 10.1186/1556-276X-9-15.Hasan S. M. Non-Newtonian rheological characteristics of oil-based metal oxide nanofluids: a thesis for the degree master of science. Department of Mechanical Engineering, Northern Illinois University. De Kalb, Illinois, 2017. 55 p.Hasan S. M. Non-Newtonian rheological characteristics of oil-based metal oxide nanofluids: a thesis for the degree master of science. Department of Mechanical Engineering, Northern Illinois University. De Kalb, Illinois, 2017. 55 p.Saeedi A. H., Akbari M., Toghraie D. An experimental study on rheological behavior of a nanofluid containing oxide nanoparticle and proposing a new correlation // Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. 2018. Vol. 99. P. 285–293. DOI: 10.1016/j.physe.2018.02.018.Saeedi A. H., Akbari M., Toghraie D. An experimental study on rheological behavior of a nanofluid containing oxide nanoparticle and proposing a new correlation. In: Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 2018, vol. 99, pp. 285–293. DOI: 10.1016/j.physe.2018.02.018.Rheological non-Newtonian behaviour of ethylene glycol-based Fe2O3 nanofluids / Pastoriza-Gallego M. J., Lugo L., Legido J. L., Piñeiro M. M. // Nanoscale Research Letters. 2011. Vol. 6. P. 560–566. DOI: 10.1186/1556-276X-6-560.Pastoriza-Gallego M. J., Lugo L., Legido J. L., Piñeiro M. M. Rheological non-Newtonian behaviour of ethylene glycol-based Fe2O3 nanofluids. In: Nanoscale Research Letters, 2011, vol. 6, pp. 560–566. DOI: 10.1186/1556-276X-6-560.Tseng W. J., Lin K. Rheology and colloidal structure of aqueous TiO2 nanoparticle suspensions // Materials Science and Engineering: A. 2003. Vol. 355. Iss. 1–2. P. 186–192. DOI: 10.1016/S0921-5093(03)00063-7.Tseng W. J., Lin K. Rheology and colloidal structure of aqueous TiO2 nanoparticle suspensions. In: Materials Science and Engineering: A, 2003, vol. 355, iss. 1–2, pp. 186–192. DOI: 10.1016/S0921-5093(03)00063-7.Heat transfer and flow behavior of aqueous suspensions of TiO2 nanoparticles (nanofluids) flowing through a vertical pipe / He Y., Chen H., Ding Y., Cang D., Lu H. // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2007. Vol. 50. Iss. 11–12. P. 2272–2281. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2006.10.024.He Y., Chen H., Ding Y., Cang D., Lu H. Heat transfer and flow behavior of aqueous suspensions of TiO2 nanoparticles (nanofluids) flowing through a vertical pipe. In: International Journal of Heat and Mass Transfer, 2007, vol. 50, iss. 11–12, pp. 2272–2281. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2006.10.024.Rheological and volumetric properties of TiO2-ethylene glycol nanofluids / Cabaleiro D., Pastoriza-Gallego M. J., Gracia-Fernandez C., Pineiro M. M., Lugo L. // Nanofluids. Nanoscale Research Letters. 2013. Vol. 8. Article number: 286. DOI: 10.1186/1556-276X-8286.Cabaleiro D., Pastoriza-Gallego M. J., Gracia-Fernandez C., Pineiro M. M., Lugo L. Rheological and volumetric properties of TiO2-ethylene glycol nanofluids. In: Nanofluids. Nanoscale Research Letters, 2013, vol. 8, article number: 286. DOI: 10.1186/1556-276X-8286.Кирсанов Е. А., Матвеенко В. Н. Неньютоновское течение дисперсных, полимерных и жидкокристаллических систем. Структурный подход. М.: Техносфера, 2016. 384 с.Kirsanov Ye. A., Matveenko V. N. Nen'yutonovskoe techenie dispersnykh, polimernykh i zhidkokristallicheskikh sistem. Strukturnyi podkhod [Non-Newtonian flow of dispersed, polymeric and liquid crystal systems]. Moscow, Tekhnosfera Publ., 2016. 384 p.Кирсанов Е. А., Матвеенко В. Н. Вязкость и упругость структурированных жидкостей. М.: Техносфера, 2022. 284 с.Kirsanov Ye. A., Matveyenko V. N. Vyazkost' i uprugost' strukturirovannykh zhidkostey [Viscosity and elasticity of structured liquids]. Moscow, Tekhnosfera Publ., 284 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.