Entropy generation due to non-Newtonian fluid flow in annular pipe with relative rotation: constant viscosity case

Entropy generation due non-Newtonian fluid flow in an annular pipe with relative rotation is investigated. A third grade fluid with constant viscosity is accommodated in the analysis. Relative rotational motion is present between inner and outer cylinders, which induces the flow. Analytical solutions for velocity and temperature distributions are presented, and entropy generation number is computed for different dimensionless values of non-Newtonian viscosity, Brinkman’s number and velocity ratio. It is found that the increasing of dimensionless non-Newtonian viscosity lowers the number entropy generation. This is more pronounced in the region close to the annular pipe inner wall. The increasing of Brinkman’s number enhances the number entropy generation, particularly in the vicinity of the annular pipe inner wall.

---

W pracy zbadano zagadnienie generacji entropii obserwowanej podczas przepływu nieniutonowskiej cieczy przez przewód pierścieniowy, którego ścianki obracają się względem siebie. Do analizy przyjęto płyn trzeciego stopnia o stałej lepkości. Przepływ czynnika jest indukowany względnym ruchem obrotowym zewnętrznego i wewnętrznego cylindra tworzącego ścianki przewodu. Rozwiązania analityczne zaprezentowano dla rozkładu prędkości i temperatury płynu, a liczbę generacyjną entropii wyznaczono dla różnych wartości lepkości nieniutonowskiej cieczy, liczby Birnkmana i stosunku prędkości obwodowej cylindrów. Potwierdzono, że zwiększenie bezwymiarowej lepkości obniża liczbę generacyjną entropii. Ten efekt jest szczególnie wyraźny w obszarze bliskim ściany wewnętrznego cylindra. Wzrost liczby Birnkmana powiększa liczbę generacyjną entropii, także w pobliżu ściany wewnętrznej przewodu.