<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Phys.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Physics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Phys.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-424X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">1533252</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2025.1533252</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>A two-stage computational approach for stochastic Darcy-forchheimer non-newtonian flows</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Arif et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3389/fphy.2025.1533252">10.3389/fphy.2025.1533252</ext-link>
</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Arif</surname>
<given-names>Muhammad Shoaib</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2553815/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/supervision/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/validation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/visualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Abodayeh</surname>
<given-names>Kamaleldin</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2166876/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/funding-acquisition/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/investigation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/project-administration/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/resources/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Nawaz</surname>
<given-names>Yasir</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2615389/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/conceptualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/validation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<sup>1</sup>
<institution>Department of Mathematics and Sciences</institution>, <institution>College of Humanities and Sciences</institution>, <institution>Prince Sultan University</institution>, <addr-line>Riyadh</addr-line>, <country>Saudi Arabia</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<sup>2</sup>
<institution>Department of Mathematics</institution>, <institution>Air University</institution>, <addr-line>Islamabad</addr-line>, <country>Pakistan</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1938735/overview">Francisco Vega Reyes</ext-link>, University of Extremadura, Spain</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1943336/overview">Prakash Jayavel</ext-link>, Avvaiyar Government College for Women, India</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1958299/overview">Sachin Shaw</ext-link>, Botswana International University of Science and Technology, Botswana</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2205828/overview">Ahmad Qazza</ext-link>, Zarqa University, Jordan</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Muhammad Shoaib Arif, <email>shoaib.arif@mail.au.edu.pk</email>
</corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>11</day>
<month>04</month>
<year>2025</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2025</year>
</pub-date>
<volume>13</volume>
<elocation-id>1533252</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>23</day>
<month>11</month>
<year>2024</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>05</day>
<month>03</month>
<year>2025</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2025 Arif, Abodayeh and Nawaz.</copyright-statement>
<copyright-year>2025</copyright-year>
<copyright-holder>Arif, Abodayeh and Nawaz</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>The study of stochastic non-Newtonian fluid flows in porous media has significant applications in engineering and scientific fields, particularly in geophysical transport, biomedical flows, and industrial filtration systems. This research develops a high-order numerical scheme to solve deterministic and stochastic partial differential equations governing the Darcy&#x2013;Forchheimer flow of Williamson fluid over a stationary sheet. This study aims to formulate and validate a computationally efficient two-stage method that accurately captures the effects of non-Newtonian behavior, porous media resistance, and stochastic perturbations. The proposed two-stage numerical method integrates a modified time integrator with a second-stage Runge-Kutta scheme, ensuring second-order accuracy in time for deterministic problems. The Euler-Maruyama approach handles Wiener processes for stochastic models, providing robust performance under random fluctuations. A compact sixth-order spatial discretization scheme enhances solution accuracy while maintaining computational efficiency. Numerical experiments, including Stokes&#x2019; first problem, demonstrate the superior accuracy and reliability of the proposed method compared to existing second-order Runge-Kutta schemes. The results confirm that the technique effectively captures complex interactions between deterministic and stochastic effects while significantly improving computational efficiency. This study advances numerical techniques for stochastic fluid dynamics, providing a practical framework for modeling and analyzing non-Newtonian fluid flows in porous media with real-world applications in engineering, geophysics, and industrial systems.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>stochastic scheme</kwd>
<kwd>stability</kwd>
<kwd>consistency</kwd>
<kwd>Williamson fluid</kwd>
<kwd>Darcy Forchheimer flow</kwd>
<kwd>porous media</kwd>
<kwd>Stokes first problem</kwd>
</kwd-group>
<custom-meta-wrap>
<custom-meta>
<meta-name>section-at-acceptance</meta-name>
<meta-value>Fluid Dynamics</meta-value>
</custom-meta>
</custom-meta-wrap>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>In recent years, the investigation of non-Newtonian fluids has gained considerable interest owing to its complex behaviour, which is crucial in numerous engineering and commercial applications, including petroleum extraction, polymer processing, and biological systems. The Williamson fluid is a non-Newtonian fluid distinguished by its shear-thinning characteristics. The flow characteristics of Williamson fluids, particularly when affected by stochastic factors, pose distinct challenges in modelling and computation because of the nonlinear structure of their governing equations. Numerical strategies are essential for achieving approximate solutions when analytical methods are impractical.</p>
<p>We formulate a resilient two-stage predictor-corrector methodology to tackle the flow&#x2019;s stochastic characteristics. The predictor phase calculates the solution at an intermediate temporal level, yielding a preliminary estimate, while the corrector phase enhances this solution at the following temporal level. This method facilitates precise time-stepping for the stochastic differential equations that dictate the flow of Williamson fluid, rendering it appropriate for managing the system&#x2019;s intrinsic uncertainties and unpredictable variations.</p>
<p>Here are the main points of this work:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>1. We developed a two-stage numerical scheme for solving deterministic and stochastic partial differential equations with second-order temporal and sixth-order spatial accuracy.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>2. We Integrated a compact sixth-order scheme for spatial discretization, enabling efficient handling of spatial gradients in the Darcy&#x2013;Forchheimer model.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>3. In the context of Williamson fluid flow, a thorough examination of the interplay between concentration and temperature gradients, magnetic fields, and the effects of porous media.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>4. Comparative analysis of the proposed scheme with the existing second-order Runge-Kutta method, demonstrating superior accuracy in solving the Stokes first problem for the Williamson fluid.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>Non-Newtonian fluids exhibit distinct rheological characteristics, defined by their shear-thinning or shear-thickening behaviour. The characteristics mentioned above confer benefits in domains such as fluid transport, mixing, and heat transfer, thereby enhancing the efficiency and performance of various processes. Consequently, these fluids play an essential role in shaping and advancing the domain of modern engineering and industrial methodologies. Recently, a growing body of research has focused on a range of non-Newtonian models, encompassing the viscoelastic system [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>], Maxwell system [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>], Casson system [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>], power-law system [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>], Carreau system [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>], and Eyring-Powell system [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>].</p>
<p>The Williamson model, a significant element in emulsion sheet manufacture, exemplifies one category of such models. This notion is applied in various contexts, including plasma flow, photographic film production, and the understanding of hemodynamics. The shear-thinning properties of the Williamson [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>] model in non-Newtonian fluids are well-known. He stressed how this model is crucial for differentiating plastic flow from viscous flow. In addition, he found that this model is just as important in bioengineering, especially for evaluating hemodialysis applications and mass and heat transport in blood arteries. Due to its significance, numerous scholars have dedicated their time and resources to investigating the dynamics of Williamson fluid flow across various conditions, demonstrating the research community&#x2019;s deep interest and commitment to comprehensively understanding this fluid type. Owing to their importance, these fluids are essential in numerous vital technical and industrial domains. The homotopy analysis method can be used for quantitative analysis [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>], in stagnation point flow [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>], chemical reactions on a stretching cylinder [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>], in porous media [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>], with the effects of viscous dissipation and slip velocity [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>], with thermal radiation and chemical reaction influences [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>], under multiple slip boundary conditions [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>], and in nanofluid scenarios with magnetic field effects [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>].</p>
<p>According to Williamson, the Williamson fluid model is one of the simplest non-Newtonian models that attempts to capture the behaviour of viscoelastic shear-thinning [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. A chemical process was used by Krishnamurthy et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>] to demonstrate the flow of thermally radiative Williamson fluid on a stretched sheet. Their findings demonstrated a decrease in fluid temperature attributable to the existence of the Williamson parameter. Khan et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>] illustrated the effects of slip flow of Williamson nanofluid within a porous media. The surface drag force diminishes as the Williamson fluid parameter increases. Hayat et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>] examined a Williamson fluid&#x2019;s 2D unsteady radiative flow on a porous stretched surface. As the Williamson parameter increases, the fluid velocity decreases. In their investigation of Williamson fluid flow across a stretching sheet, Nadeem et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>] discovered that the skin friction coefficient decreases as the Williamson parameter increases. Apply the Keller box method to investigate the MHD flow of Williamson fluid across a stretching sheet, as demonstrated by Salahuddin et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>]. Their results suggest that the Williamson fluid parameter decreases fluid velocity. Refs. [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] contain only a few substantial analyses of this subject matter.</p>
<p>Many industrial processes include fluids passing through porous media. Its few uses include drying wood, storing nuclear waste, processing food, refining oil, facilitating drainage, and watering crops. Darcy&#x2019;s principle analyses flow behaviour under low porosity and small velocity conditions. The Darcy principle didn&#x27;t work when the Reynolds number amount was more than 1. Forchheimer [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>] included the square velocity element in the momentum equation to get around this restriction. Then, for operations involving higher Reynolds numbers, this is referred to as the Forchheimer number. The Darcy&#x2013;Forchheimer flow of a viscous fluid across a plate was examined by Mukhopadhyay et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>] using numerical analysis. The researchers found that lowering the permeability parameter made the fluid colder. The 3D Williamson nanomaterial flow over a Darcy&#x2013;Forchheimer porous media is shown by Hayat et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>]. As the Forchheimer number increases, the surface shear stress decreases. Khan et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>] visualized the Darcy&#x2013;Forchheimer flow of a viscous fluid undergoing heterogeneous-homogeneous chemical processes. The availability of the Darcy number causes a noticeable reduction in the fluid speed, as their data demonstrate. An analysis of the hybrid nanofluid&#x2019;s Darcy&#x2013;Forchheimer and slip flow on a revolving disc is carried out by Haider et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>]. They demonstrated that a greater estimate of Forchheimer enhances the fluid temperature. Sadiq et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>] identified a steady 3D Darcy&#x2013;Forchheimer flow of carbon nanotubes on a spinning disc in Refs. [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>], you can find a compilation of significant research on these topics.</p>
<p>A viscous fluid that cannot be compressed and is incompressible is described by the Navier-Stokes equation. Despite the notion that the Navier-Stokes equation is intrinsically deterministic, the fact that certain solutions behave randomly may lead to fresh insights regarding the beginning of turbulence. However, from a purely mathematical point of view, whether solutions to the equation presented above exist and whether they are smooth is still largely unsolved. In the following paragraphs, we will discuss several approaches to analyzing the solutions to the above equation, including a random component.</p>
<p>One famous example of a deterministic equation that conceals unpredictability is the famous Schr&#xf6;dinger equation. Any quantum physics experiment will show some degree of blatant randomness, even though it is not based on mathematical probability theory. Notwithstanding this inexplicable dilemma, Quantum Theory has yielded an impressive suite of control tools, notably the inversion of solutions to classical equations of motion that are (in principle) differentiable and instead display uncertainty. Simulating &#x201c;dry water&#x201d; (Von Neumann) only adds another layer of complexity to the already complicated Euler equation.</p>
<p>There seems to be no proof currently that it does not produce singularities [<xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>]. There are other ways to generate randomness, although errors in the initial conditions could also be a source of uncertainty. This calls for applying statistical approaches, such as tracking the evolution of a probability measure in conjunction with the pertinent physical beginning data. See, for instance [<xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>], for examples of how this fits into the statistical approach to turbulence that began in the 19th century. A variety of stochastic diffusion-based Langevin dynamics may account for both equilibrium and non-equilibrium dynamics, as well as Kraichnan&#x2019;s model in turbulent advection [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>]. Nevertheless, the chosen numerical model may include uncertainty (see [<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>] for further information on this subject in climate modelling).</p>
<p>A popular method for dealing with stochasticity is introducing stochastic partial differential equations by applying random forces to the Navier-Stokes equation. After the revolutionary mathematical work, a deluge of material covers the subject [<xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>]. Even though turbulence usually introduces stochasticity at the Eulerian level, models of the Langevin type that include smooth Lagrangian trajectories and stochastic velocities have been evaluated [<xref ref-type="bibr" rid="B41">41</xref>]. D.D. Holm more recently used Lie transfer to introduce stochastic advection [<xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>]. Stochastic partial differential equations describe the resultant motion, and the approach is also Eulerian.</p>
<p>This space cannot accommodate any stochastic methods related to fluid dynamics. A limited number of subjects and their corresponding references have been chosen. It is important to note that several fascinating formulas exist for probabilistic representations. This is a recognized practice in stochastic analysis. A potential application lies in fluid dynamics, where it may be utilized to depict the anticipated values of functionals of stochastic processes as solutions to partial differential equations. Three distinct methodologies are presented: one employs a probabilistic model of the vorticity field, another utilizes branching processes alongside the Fourier transform, and the third implements Lagrangian diffusion processes. For additional information, go to [<xref ref-type="bibr" rid="B43">43</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>] accordingly.</p>
<p>This study offers two numerical schemes that can be used to discretize partial differential equations. The scheme is constructed using Taylor series expansion and then implemented to solve the flow problem. The non-Newtonian, incompressible, laminar fluid flow is considered over the flat plate. The governing equations are reduced to dimensionless partial ones rather than ordinary ones. Then, these dimensionless equations are solved using the proposed scheme.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Proposed numerical scheme</title>
<p>The proposed scheme is applicable for solving stochastic differential equations; however, a scheme for the deterministic model must be constructed before its construction. The scheme is a bifurcated predictor-corrector framework. The predictor scheme determines the answer at a specified time level, whereas the corrector scheme identifies the solution at the subsequent time level. To propose a scheme, consider the following differential equations.<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the nonlinear term in the system, this framework ensures that nonlinear and stochastic effects are managed systematically, avoiding excessive numerical diffusion and providing better stability.</p>
<sec id="s2-1">
<title>2.1 Step-by-step construction of the scheme</title>
<p>
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>Step 1: Predictor Stage:</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>Using an explicit exponential integration approach, the predictor stage approximates the solution at an intermediate time step.<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The symbol <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the step size in time. <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Equation 2</xref> can be called as predictor stage. It uses exponential time integration to enhance stability. Approximates the solution at the next time step before applying corrections. Handles nonlinearity implicitly via the <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> term.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>Step 2: Corrector Stage:</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>The corrector stage refines the predicted solution by incorporating further corrections derived using the Taylor series expansion. The corrector stage can be expressed as:<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The Taylor series method will determine the parameter in <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">Equation 3</xref>.</p>
<p>It is obtained using predictor stage (<xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Equation 2</xref>) in <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">Equation 3</xref>.<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The Taylor series expansion for <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is given as<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>By inserting the Taylor series expansion (<xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Equation 5</xref>) into <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Equation 4</xref> as<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>1.5</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>By equating the terms <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on both sides of <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Equation 6</xref> it yields<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>1.5</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Upon solving <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Equation 7</xref>, the solution can be written as<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>0.00125</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.025</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.025</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>These coefficients from <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Equation 8</xref> are then used in the corrector equation to improve the accuracy of the final solution.</p>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>2.1 Space discretization using a compact scheme</title>
<p>The semi-discretized scheme for <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equation 1</xref> is written as<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Equations 9</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">10</xref> are used for time discretization for <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equation 1</xref>. To discretize space, the variable compact scheme is employed. The compact scheme for <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equation 1</xref> can be written as <xref ref-type="disp-formula" rid="e11">Equations 11</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">12</xref>
<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>Where <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are matrices that are constructed from the coefficients of the following equation<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Where <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>This compact discretization method ensures higher-order spatial accuracy while maintaining computational efficiency. Better resolution of gradients and boundary layer effects.</p>
</sec>
<sec id="s2-3">
<title>2.3 Extending the scheme to the stochastic case</title>
<p>The primary objective of this project is to develop a framework for stochastic partial differential equations. To accomplish this, consider the subsequent stochastic partial differential equation.<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>Where <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> stands for Wiener process.</p>
<p>The first stage or predictor stage of the proposed scheme for <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Equation 14</xref> is the same as the first stage of the deterministic model (1). The second stage for stochastic differential <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Equation 14</xref> can be written as<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>Where <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents a Gaussian random variable modelling stochastic fluctuations, the stochastic term adds random perturbations to the velocity evolution.</p>
</sec>
<sec id="s2-4">
<title>2.4 Summary of the role of predictor-corrector stages</title>
<sec id="s2-4-1">
<title>2.4.1 Handling Nonlinearity</title>
<p>The predictor stage provides a first estimate of the solution, incorporating explicit nonlinear effects. The corrector stage refines the solution using a higher-order correction term, ensuring improved accuracy.</p>
</sec>
<sec id="s2-4-2">
<title>2.4.2 Handling Randomness</title>
<p>The stochastic term <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is incorporated in the corrector stage, ensuring that random perturbations influence the solution dynamically. The scheme maintains numerical stability by properly integrating stochastic terms into the time evolution. This ensures high-order accuracy, stability, and the ability to handle complex stochastic dynamics in Darcy&#x2013;Forchheimer non-Newtonian flows.</p>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Stability analysis</title>
<p>The Von Neumann stability analysis, or Fourier series analysis, is used to assess the stability of finite difference schemes. Using this stability analysis, the difference equation is transformed into trigonometric equations. Further stability conditions are imposed into the trigonometric equations. The analysis provides the exact condition for linear partial differential equations and estimates the actual stability condition for nonlinear partial differential equations. To apply this analysis, consider the following transformations<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>Where <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is an imaginary number.</p>
<p>Applying transformations (<xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Equation 16</xref>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Equation 17</xref>) into the predictor stage of the proposed scheme (<xref ref-type="disp-formula" rid="e11">Equation 11</xref>) yields<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Re-write <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Equation 18</xref> as<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>Where <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
<p>Incorporating transformation (<xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Equations 16</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">17</xref>) into the second corrector stage of the scheme (<xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Equation 15</xref>) gives using <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>By using the first stage (<xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Equation 19</xref>) in the second stage (<xref ref-type="disp-formula" rid="e20">Equation 20</xref>) it yields<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Re-write <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">Equation 21</xref> as<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>Where <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">Equation 22</xref>
</p>
<p>The amplification factor can be expressed as<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>By using the expected value of the square of the amplification factor, <xref ref-type="disp-formula" rid="e23">Equation 23</xref> is written as<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>If <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and let, <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> then inequality (<xref ref-type="disp-formula" rid="e24">Equation 24</xref>) is stated as<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The scheme will remain stable in the mean square sense if it meets conditions (<xref ref-type="disp-formula" rid="e25">Equation 25</xref>); otherwise, the solution will be unstable.</p>
<p>
<statement content-type="theorem" id="Theorem_1">
<label>Theorem 1</label>
<p>The proposed time and compact scheme in space are consistent in the mean square sense.</p>
<p>Proof: Let <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> be the smooth function<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="aligned" columnspacing="1">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msubsup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>Where <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf621">
<mml:math id="m652">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
<p>By subtracting <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">Equation 27</xref> from <xref ref-type="disp-formula" rid="e26">Equation 26</xref> and then applying the absolute value of the square of difference it yields<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m48">
<mml:mtable class="aligned" columnspacing="1">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="|">
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd/>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Re-write <xref ref-type="disp-formula" rid="e28">Equation 28</xref> as<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m49">
<mml:mtable class="aligned" columnspacing="1">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="|">
</mml:mfenced>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="|">
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Now consider the inequality<disp-formula id="e30">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(30)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The use of inequality (<xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Equation 30</xref>) in inequality (<xref ref-type="disp-formula" rid="e29">Equation 29</xref>) yields<disp-formula id="e31">
<mml:math id="m51">
<mml:mtable class="aligned" columnspacing="1">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="|">
</mml:mfenced>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
</mml:mfenced>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mtext>dS</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(31)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Upon applying the <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e31">Equation 31</xref> as <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> then the mean square error tends to zero.i.e.<disp-formula id="e32">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(32)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Thus, the proposed scheme in time and compact spatial discretization is consistent in the mean square sense proved by <xref ref-type="disp-formula" rid="e32">Equation 32</xref>.</p>
<p>Here, we provide a comparative summary highlighting the stability criteria of our proposed scheme versus alternative methods. Below, we outline a summary of <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref> comparing the stability characteristics of the proposed method against existing numerical schemes.</p>
<p>The Von Neumann stability analysis is applied to derive the stability condition. The stochastic nature of the problem requires the scheme to be stable in the mean-square sense. The derived stability condition is: <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. This ensures the numerical scheme remains bounded over time, preventing error amplification.</p>
<p>
<xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref> effectively compares the stability criteria, stochastic effects, accuracy, and efficiency of the proposed method versus alternative approaches. The proposed scheme ensures stability in stochastic problems and offers superior accuracy and computational efficiency.</p>
</statement>
</p>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>Comparison of stability criteria with alternative methods.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left">Numerical method</th>
<th align="left">Stability criterion</th>
<th align="left">Handling stochastic effects</th>
<th align="left">Accuracy in time</th>
<th align="left">Spatial discretization</th>
<th align="left">Computational efficiency</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">Proposed Two stage Scheme</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">Explicitly accounts for the Wiener process <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (Second order)</td>
<td align="left">Compact sixth-order scheme</td>
<td align="left">Higher stability and better accuracy with fewer grid points</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Euler- Maruyamma Method</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (Mean Square Stability)</td>
<td align="left">Limited handling of higher-order stochastic terms</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> First Order</td>
<td align="left">Second order central difference</td>
<td align="left">Simple but less stable for small <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Runge-Kutta (RK2) Scheme</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (Von Neumann Satability)</td>
<td align="left">Not designed for stochastic PDEs</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (Second order)</td>
<td align="left">Second order central difference</td>
<td align="left">Requires a finer grid for stability</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Implicit crank nicolson method</td>
<td align="left">Unconditionally stable for linear problems</td>
<td align="left">It is not designed for stochastic effects</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (Second order)</td>
<td align="left">Second order central difference</td>
<td align="left">Higher computational cost due to implicit structure</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Adams bashforth moulton method</td>
<td align="left">Conditionally stable for large <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">Not explicitly designed for stochastic PDEs</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (Second order)</td>
<td align="left">Second order central difference</td>
<td align="left">Less stable for stiff problems</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Problem formulation</title>
<p>Examine a laminar, unstable, incompressible Williamson fluid above a fixed plate. The fluid flow is propelled by temperature and concentration gradients. Let <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-axis is taken perpendicular along the plate and <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>- axis is taken horizontally. Suppose the ambient temperature and concentration are less than those at the plate. At <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the temperature and concentration are represented by <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> respectively. After <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> both temperature and concentration become <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> plus some periodic functions. <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref> illustrates the physical and mathematical configuration of the problem involving non-Newtonian Williamson fluid flow over a stationary vertical sheet under the influence of Darcy&#x2013;Forchheimer porous medium effects, thermal diffusion, and solutal diffusion. The <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-axis represents the horizontal direction along the sheet. The <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-axis represents the normal direction (perpendicular) to the sheet. The coordinate system is essential in defining velocity components, boundary layer thicknesses, and external forces acting on the flow. The figure depicts three different boundary layers: The momentum boundary layer (Black Curve) Represents the region where the velocity of the fluid gradually transitions from zero (no slip at the wall) to the free-stream velocity. Thermal boundary layer (Orange Curve): Shows the temperature distribution within the fluid, where heat transfer occurs from the wall to the fluid. Concentration boundary layer (Purple Curve): Indicates the distribution of solute concentration in the fluid, where mass transfer occurs due to concentration gradients. Gravity (<inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: Acts downward, influencing the buoyancy-driven (natural convection) effects in the fluid flow. Magnetic Field <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: Represents an applied transverse magnetic field, which affects the flow characteristics due to the magnetohydrodynamics (MHD) effect. Porous Medium Effects: The presence of Darcy&#x2013;Forchheimer drag forces affects the momentum balance, introducing resistance to the fluid flow. At the wall (y&#x2a; &#x3d; 0): The velocity <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is zero due to the no-slip condition, and the temperature <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and concentration <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are prescribed. The expressions: <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> indicate that temperature and concentration vary periodically over time due to oscillations in wall properties. Far from the wall (as <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>): The velocity approaches zero, and temperature and concentration reach their respective free-stream values <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Considering the effect of the Darcy Forchheimer model, the governing equations of the flow can be expressed as [<xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>]<disp-formula id="e33">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(33)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e34">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2034;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(34)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e35">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(35)</label>
</disp-formula>
</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Geometry of the problem.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-13-1533252-g001.tif"/>
</fig>
<p>Here is the explanation of each equation used in problem formulation:</p>
<p>Momentum (Velocity) <xref ref-type="disp-formula" rid="e33">Equation 33</xref>: <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: represents the time-dependent change in velocity. <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: represents the viscous diffusion term (Laplacian of velocity). <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: Accounts for the non-Newtonian Williamson fluid effects, where <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the Williamson parameter. <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: represents the Forchheimer drag force, a correction to the Darcy resistance term. <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: represents buoyancy forces due to thermal variations. <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: represents buoyancy forces due to concentration variations. <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: represents the magnetohydrodynamic (MHD) Lorentz force, which opposes the flow. <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: represents Darcy&#x2019;s resistance in the porous medium.</p>
<p>Energy (Heat Transfer) <xref ref-type="disp-formula" rid="e34">Equation 34</xref>: <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: represents the time-dependent change in temperature. <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: represents heat conduction (thermal diffusion). <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2034;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the internal heat generation where <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are dimensionless coefficients of space and temperature-dependent terms, respectively.</p>
<p>Concentration (Mass Diffusion) <xref ref-type="disp-formula" rid="e35">Equation 35</xref>: <inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: represents the time-dependent change in concentration. <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: represents mass diffusion. <inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: Represents a first-order chemical reaction, where reactants are consumed over time.</p>
<p>Subject to initial and boundary conditions<disp-formula id="e36">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(36)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Let <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the strength of the magnetic field applied transversely to the plate. Now, using the transformations (<xref ref-type="disp-formula" rid="e36">Equation 36</xref>). By introducing non-dimensional variables, the governing equations are transformed into a more convenient form for numerical analysis:</p>
<sec id="s4-1">
<title>4.1 Non-dimensional variables</title>
<p>
<disp-formula id="e37">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(37)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: Characteristic velocity scale, <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: Characteristic length scale and <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: Characteristic time scale as mentioned in <xref ref-type="disp-formula" rid="e37">Equation 37</xref>.</p>
<p>The governing <xref ref-type="disp-formula" rid="e33">Equations 33</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e36">36</xref> are reduce to <xref ref-type="disp-formula" rid="e38">Equations 38</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e40">40</xref>
<disp-formula id="e38">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(38)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e39">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3f5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(39)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e40">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(40)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>subject to the dimensionless initial and boundary conditions<disp-formula id="e41">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(41)</label>
</disp-formula>Where in <xref ref-type="disp-formula" rid="e41">Equation 41</xref> <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3f5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m124">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are given as<disp-formula id="equ1">
<mml:math id="m125">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">u</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>The dimensionless local Nusselt and Sherwood numbers are given as <xref ref-type="disp-formula" rid="e42">Equation 42</xref>
<disp-formula id="e42">
<mml:math id="m126">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(42)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>These describe the rate of heat and mass transfer at the surface.</p>
<p>The stochastic model is written as <xref ref-type="disp-formula" rid="e43">Equations 43</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e45">45</xref>
<disp-formula id="e43">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(43)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e44">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3f5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(44)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e45">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(45)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Subject to the same initial and boundary conditions for the deterministic model.</p>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="results|discussion" id="s5">
<title>5 Results and discussions</title>
<p>We present a detailed simulation study with the following objectives:</p>
<sec id="s5-1">
<title>5.1 Demonstrate the accuracy and efficiency of the proposed two-stage computational approach</title>
<p>The proposed computational approach is validated for both deterministic and stochastic models. For deterministic problems, the method exhibits second-order accuracy, while it demonstrates improved accuracy for stochastic differential equations compared to the conventional Euler-Maruyama method. The Euler-Maruyama scheme is an adaptation of the classical Euler method that incorporates the Wiener process term, efficiently managed in our approach through a two-stage process. The first phase involves modifying the exponential integrator, while the second phase employs the Runge-Kutta method. The results confirm that the scheme effectively captures deterministic and stochastic effects, ensuring numerical stability in the mean-square sense for stochastic diffusion equations.</p>
</sec>
<sec id="s5-2">
<title>5.2 Demonstrate stability and performance of the proposed scheme</title>
<p>The stability of the proposed scheme is verified for the scalar stochastic diffusion equation. Unlike traditional approaches, the scheme preserves consistency in the mean and does not require linearization to address nonlinear differential equations. The explicit nature of the scheme ensures efficient computation by solving the differential equations in two distinct phases: the first stage excludes the Wiener process, while the second stage incorporates it. Numerical simulations confirm the scheme&#x2019;s robustness in handling nonlinear Darcy&#x2013;Forchheimer flows and effectively capturing oscillatory boundary conditions.</p>
</sec>
<sec id="s5-3">
<title>5.3 Investigate the impact of key physical parameters on the velocity, temperature, and concentration profiles</title>
<sec id="s5-3-1">
<title>5.3.1 Effect of the Weissenberg number <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m130">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">W</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on velocity</title>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref> illustrates the impact of the Weissenberg number <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m131">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the velocity profile of a non-Newtonian Williamson fluid in a porous medium. The Weissenberg number is a dimensionless quantity that characterizes the elastic effects of a fluid, representing the ratio of elastic forces to viscous forces. The graph shows velocity variations for three different values of <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m132">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m133">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> while keeping other parameters constant: <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m134">
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Pr</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf267">
<mml:math id="m314">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The velocity initially increases near the boundary due to the no-slip condition at the wall. A peak velocity is observed at a certain distance from the wall, gradually decreasing and asymptotically approaching zero at larger distances. Higher Weissenberg numbers lead to a decrease in the overall velocity. The solid blue line represents <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m135">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the dashed line represents <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m136">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the dotted line represents <inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m137">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. As <inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m138">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> increase, the peak velocity decreases due to the increase in fluid elasticity. A higher <inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m139">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> implies a longer relaxation time for the fluid, making it more resistant to deformation and flow. This causes the velocity to drop. The flow decelerates faster for higher <inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m140">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, leading to lower fluid motion further from the boundary. Since the Williamson fluid exhibits shear-thinning behavior, the increase in Weissenberg number reduces the velocity as the fluid becomes more resistant to flow. A lower Weissenberg number (<inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m141">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) means the fluid behaves closer to Newtonian behavior, allowing higher velocity. For higher <inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m142">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the elastic nature of the fluid dominates, leading to stronger internal resistance and lower velocity.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Effect of weissenberg number on velocity profile using <inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m143">
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf268">
<mml:math id="m315">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Pr</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf269">
<mml:math id="m316">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-13-1533252-g002.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s5-3-2">
<title>5.3.2 Effect of the magnetic parameter <inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m144">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on velocity</title>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref> illustrates the impact of the magnetic field parameter <inline-formula id="inf99">
<mml:math id="m145">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the velocity profile of a non-Newtonian Williamson fluid in a porous medium. The analysis is performed while keeping other parameters constant: <inline-formula id="inf100">
<mml:math id="m146">
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Pr</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The velocity starts from zero at the wall due to the no-slip condition. It increases sharply, reaches a peak, and then gradually declines, eventually approaching zero at larger distances. Higher values of <inline-formula id="inf101">
<mml:math id="m147">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> lead to a decrease in velocity across the profile. The solid line <inline-formula id="inf102">
<mml:math id="m148">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the case with a weak magnetic field. The dashed line <inline-formula id="inf103">
<mml:math id="m149">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and dotted line <inline-formula id="inf104">
<mml:math id="m150">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> show results for increasing magnetic effects. As <inline-formula id="inf105">
<mml:math id="m151">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> increases, the peak velocity decreases, and the velocity profile declines more rapidly. The presence of a magnetic field introduces a Lorentz force, which acts as a resistive force (opposing the fluid motion). As <inline-formula id="inf106">
<mml:math id="m152">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> increases, the magnitude of the Lorentz force increases, which results in greater resistance to fluid movement.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Effect of magnetic parameter on velocity profile using <inline-formula id="inf107">
<mml:math id="m153">
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf270">
<mml:math id="m317">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Pr</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf271">
<mml:math id="m318">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-13-1533252-g003.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s5-3-3">
<title>5.3.3 Effect of Forchheimer Number <inline-formula id="inf108">
<mml:math id="m154">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on Velocity Profile</title>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref> illustrates the effect of the Forchheimer number <inline-formula id="inf109">
<mml:math id="m155">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the velocity profile of a non-Newtonian Williamson fluid in a porous medium. The analysis is conducted while keeping other parameters constant: <inline-formula id="inf110">
<mml:math id="m156">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Pr</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The velocity starts from zero at the wall due to the no-slip condition. It increases sharply, reaches a peak velocity, and then gradually declines, approaching zero at larger distances. Higher values of <inline-formula id="inf111">
<mml:math id="m157">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> lead to a decrease in velocity throughout the profile. The solid line <inline-formula id="inf112">
<mml:math id="m158">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the case with a lower Forchheimer number. The dashed line <inline-formula id="inf113">
<mml:math id="m159">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and dotted line <inline-formula id="inf114">
<mml:math id="m160">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> shows the velocity profiles as Fs increases. As <inline-formula id="inf115">
<mml:math id="m161">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> increases, the peak velocity decreases, and the velocity profile shifts downward. The Forchheimer number <inline-formula id="inf116">
<mml:math id="m162">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the effect of inertial drag forces in a porous medium. In classical Darcy&#x2019;s law, the flow resistance in a porous medium is proportional to velocity, but at higher velocities, inertial effects become significant, leading to the nonlinear Forchheimer drag term.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>Effect of Forchheimer number on velocity profile using <inline-formula id="inf117">
<mml:math id="m163">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf272">
<mml:math id="m319">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Pr</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf273">
<mml:math id="m320">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-13-1533252-g004.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s5-3-4">
<title>5.3.4 Effect of heat source coefficient on temperature</title>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref> illustrates the <italic>effect of the coefficient of the space-dependent term in the heat source</italic> <inline-formula id="inf118">
<mml:math id="m164">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the temperature profile of a non-Newtonian Williamson fluid in a porous medium. The analysis is conducted while keeping other parameters constant: <inline-formula id="inf119">
<mml:math id="m165">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>Da</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">F</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf274">
<mml:math id="m321">
<mml:mrow>
<mml:mtext>Sc</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The temperature starts from a minimum value at the boundary. It increases rapidly to a peak temperature and then gradually decreases, approaching an equilibrium state further from the wall. Higher values of <inline-formula id="inf120">
<mml:math id="m166">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>lead to an increase in the overall temperature profile.</italic> The <italic>solid line</italic> <inline-formula id="inf121">
<mml:math id="m167">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents a lower heat source intensity. The <italic>dashed line</italic> <inline-formula id="inf122">
<mml:math id="m168">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>3.0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <italic>dotted line</italic> <inline-formula id="inf123">
<mml:math id="m169">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5.0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> shows an increase in <inline-formula id="inf124">
<mml:math id="m170">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. As <inline-formula id="inf125">
<mml:math id="m171">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>increases, the maximum temperature increases,</italic> and the temperature profile rises at all points. <inline-formula id="inf126">
<mml:math id="m172">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>represents the intensity of space-dependent heat generation</italic> in the fluid.</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>Effect of coefficient of space dependent term in heat source on temperature profile using <inline-formula id="inf127">
<mml:math id="m173">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf275">
<mml:math id="m322">
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Pr</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf276">
<mml:math id="m323">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-13-1533252-g005.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s5-3-5">
<title>5.3.5 Effect of reaction rate parameter <inline-formula id="inf128">
<mml:math id="m174">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on concentration</title>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref> illustrates the effect of the reaction rate parameter <inline-formula id="inf129">
<mml:math id="m175">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the concentration profile of a non-Newtonian Williamson fluid in a porous medium. The study is conducted while keeping the following parameters constant: <inline-formula id="inf130">
<mml:math id="m176">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Pr</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf277">
<mml:math id="m324">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The concentration starts from a low value at the boundary and increases rapidly to a peak concentration before gradually declining to an equilibrium value. Higher values of <inline-formula id="inf131">
<mml:math id="m177">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> lead to a reduction in the overall concentration profile, meaning that the concentration distribution becomes flatter for higher reaction rates. The solid line <inline-formula id="inf132">
<mml:math id="m178">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents a lower reaction rate. The dashed line <inline-formula id="inf133">
<mml:math id="m179">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and dotted line <inline-formula id="inf134">
<mml:math id="m180">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represent increasing reaction rates. As <inline-formula id="inf135">
<mml:math id="m181">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> increases, the peak concentration decreases, and the concentration profile flattens. The reaction rate parameter <inline-formula id="inf136">
<mml:math id="m182">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the rate at which chemical reactions consume or transform species in the concentration field. When <inline-formula id="inf137">
<mml:math id="m183">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is small, the chemical reaction is slow, allowing the concentration to build up before gradually diffusing.</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>Effect of reaction rate parameter on concentration profile using <inline-formula id="inf138">
<mml:math id="m184">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf278">
<mml:math id="m325">
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Pr</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf279">
<mml:math id="m326">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-13-1533252-g006.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s5-4">
<title>5.4 Study the effect of key parameters on local nusselt and sherwood numbers</title>
<sec id="s5-4-1">
<title>5.4.1 Impact of Prandtl number and heat source coefficient on the local Nusselt number</title>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref> illustrates the <italic>effect of the Prandtl number</italic> <inline-formula id="inf139">
<mml:math id="m185">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>and the coefficient of the temperature-dependent term in the heat source</italic> <inline-formula id="inf140">
<mml:math id="m186">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the local Nusselt number <inline-formula id="inf141">
<mml:math id="m187">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in a non-Newtonian Williamson fluid flow through a porous medium. (<xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref>) The analysis is conducted while keeping the following parameters constant: <inline-formula id="inf142">
<mml:math id="m188">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf280">
<mml:math id="m327">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The Nusselt number <inline-formula id="inf143">
<mml:math id="m189">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> decreases with an increase in the distance from the wall. The profiles remain almost identical for different values of <inline-formula id="inf144">
<mml:math id="m190">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, with a slight decline in heat transfer rate as <inline-formula id="inf145">
<mml:math id="m191">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>increases</italic>. The <italic>solid line</italic> <inline-formula id="inf146">
<mml:math id="m192">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents a lower coefficient of the temperature-dependent heat source. The <italic>dashed line</italic> <inline-formula id="inf147">
<mml:math id="m193">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>3.0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <italic>dotted line</italic> <inline-formula id="inf148">
<mml:math id="m194">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5.0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represent increasing <inline-formula id="inf149">
<mml:math id="m195">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. As <inline-formula id="inf150">
<mml:math id="m196">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>increases, the Nusselt number</italic> <inline-formula id="inf151">
<mml:math id="m197">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>decreases slightly</italic>, indicating a reduction in heat transfer efficiency. The local Nusselt number <inline-formula id="inf152">
<mml:math id="m198">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the convective heat transfer rate relative to conductive heat transfer. The Prandtl number <inline-formula id="inf153">
<mml:math id="m199">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> controls the relative thickness of the thermal boundary layer.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Effect of Prandtl number and coefficient of temperature-dependent term of heat source on local Nusselt number using <inline-formula id="inf154">
<mml:math id="m200">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf281">
<mml:math id="m328">
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf282">
<mml:math id="m329">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-13-1533252-g007.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s5-4-2">
<title>5.4.2 Effect of Schmidt number <inline-formula id="inf155">
<mml:math id="m201">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">S</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and reaction rate parameter <inline-formula id="inf156">
<mml:math id="m202">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the local sherwood number <inline-formula id="inf157">
<mml:math id="m203">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</title>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref> illustrates the effect of the Schmidt number <inline-formula id="inf158">
<mml:math id="m204">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the reaction rate parameter <inline-formula id="inf159">
<mml:math id="m205">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the local Sherwood number <inline-formula id="inf160">
<mml:math id="m206">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which represents the mass transfer rate at the surface. The analysis is conducted while keeping the following parameters constant: <inline-formula id="inf161">
<mml:math id="m207">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Pr</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf283">
<mml:math id="m330">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The Sherwood number <inline-formula id="inf162">
<mml:math id="m208">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> decreases with increasing distance from the surface. Higher values of <inline-formula id="inf163">
<mml:math id="m209">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (reaction rate parameter) lead to a more significant reduction in the Sherwood number, meaning mass transfer efficiency decreases with higher reaction rates. The solid line <inline-formula id="inf164">
<mml:math id="m210">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the case with a low reaction rate. The dashed line <inline-formula id="inf165">
<mml:math id="m211">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and dotted line <inline-formula id="inf166">
<mml:math id="m212">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> show the behavior for increasing <inline-formula id="inf167">
<mml:math id="m213">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. As <inline-formula id="inf168">
<mml:math id="m214">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> increases, the local Sherwood number <inline-formula id="inf169">
<mml:math id="m215">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> declines, indicating a decrease in the mass transfer rate at the boundary. The Schmidt number <inline-formula id="inf170">
<mml:math id="m216">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the ratio of momentum diffusivity to mass diffusivity. A higher <inline-formula id="inf171">
<mml:math id="m217">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> means lower mass diffusivity, leading to stronger concentration gradients near the surface. The reaction rate parameter <inline-formula id="inf172">
<mml:math id="m218">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> governs the conversion of reactant species into products, reducing the overall concentration of species in the fluid.</p>
<fig id="F8" position="float">
<label>FIGURE 8</label>
<caption>
<p>Effect of Schmidt number and reaction rate parameter on local Sherwood number using <inline-formula id="inf173">
<mml:math id="m219">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf284">
<mml:math id="m331">
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Pr</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf285">
<mml:math id="m332">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-13-1533252-g008.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s5-4-3">
<title>5.4.3 Analyze the effect of oscillatory boundary conditions and contour plots: contour plot for velocity profile</title>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9</xref> presents a contour plot representing the velocity distribution in a non-Newtonian Williamson fluid flow through a porous medium under various physical effects. The parameters used in the simulation are: <inline-formula id="inf174">
<mml:math id="m220">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Pr</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf286">
<mml:math id="m333">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The velocity is highest in the red-coloured region near the bottom-right portion of the figure, indicating a peak flow intensity in this region. As we move away from this region, the velocity gradually decreases, transitioning from red to yellow, green, and finally to blue, representing lower velocity regions. The velocity boundary layer thickness is visible in the transition of colours from the bottom-left (near-wall region) toward the top-right (free-stream region). The velocity boundary layer thickness is visible in the transition of colours from the bottom-left (near-wall region) toward the top-right (free-stream region). The Weissenberg number <inline-formula id="inf175">
<mml:math id="m221">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the fluid&#x2019;s elastic nature. A low <inline-formula id="inf176">
<mml:math id="m222">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> value suggests that the fluid behaves closer to Newtonian behaviour, meaning a more continuous velocity gradient is observed across the flow domain. The magnetic field parameter <inline-formula id="inf177">
<mml:math id="m223">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is relatively small, meaning that Lorentz forces are weak, allowing the velocity to develop more freely. The Darcy number <inline-formula id="inf178">
<mml:math id="m224">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> indicates that the medium has relatively high permeability, enabling a smoother flow through the porous medium. The Prandtl number <inline-formula id="inf179">
<mml:math id="m225">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> suggests that thermal and momentum diffusivity are nearly balanced, meaning that the temperature effects on velocity are moderate. The buoyancy force parameter <inline-formula id="inf180">
<mml:math id="m226">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is low, meaning that natural convection effects are not dominant, and the flow remains mostly forced convection driven. The oscillatory boundary condition <inline-formula id="inf181">
<mml:math id="m227">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> might influence small-scale perturbations in the velocity field, seen as minor irregularities in the contour gradient near the boundary.</p>
<fig id="F9" position="float">
<label>FIGURE 9</label>
<caption>
<p>Contour plot for velocity profile using <inline-formula id="inf182">
<mml:math id="m228">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf287">
<mml:math id="m334">
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Pr</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf288">
<mml:math id="m335">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf289">
<mml:math id="m336">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-13-1533252-g009.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s5-4-4">
<title>5.4.4 Contour plot for temperature profile</title>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F10">Figure 10</xref> presents a contour plot illustrating the temperature distribution in a non-Newtonian Williamson fluid flow through a porous medium under various physical parameters. The simulation is conducted with the following parameter values: <inline-formula id="inf183">
<mml:math id="m229">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Pr</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf290">
<mml:math id="m337">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The colour gradient represents temperature intensity, with red and orange regions indicating higher temperatures, while blue and green regions represent lower temperatures. The highest temperature zones (red/orange) are observed near the bottom-right portion of the domain, showing where heat accumulation occurs. As we move away from this region, the temperature gradually decreases, transitioning from red to yellow, green, and blue, illustrating the thermal diffusion process. <inline-formula id="inf184">
<mml:math id="m230">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> signifies a strong internal heat source responsible for elevated temperature levels in certain regions. The Prandtl number <inline-formula id="inf185">
<mml:math id="m231">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> indicates a moderate balance between momentum and thermal diffusivity, leading to a smooth transition of temperature gradients. The oscillatory boundary condition <inline-formula id="inf186">
<mml:math id="m232">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> may introduce small temperature fluctuations near the bottom edge of the plot, visible as localized variations in temperature contours. A high Darcy number <inline-formula id="inf187">
<mml:math id="m233">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> implies that the medium has high permeability, allowing better fluid motion and heat conduction. A low Forchheimer number <inline-formula id="inf188">
<mml:math id="m234">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> means that inertial effects are weak, making the temperature distribution uniform without abrupt fluctuations. The buoyancy parameter <inline-formula id="inf189">
<mml:math id="m235">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is relatively small, meaning that natural convection does not dominate, and the heat transfer remains primarily conduction-dominated. This temperature distribution is important in thermal engineering applications such as heat exchangers, geothermal energy extraction, polymer processing, and industrial cooling systems.</p>
<fig id="F10" position="float">
<label>FIGURE 10</label>
<caption>
<p>Contour plot for temperature profile using <inline-formula id="inf190">
<mml:math id="m236">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf291">
<mml:math id="m338">
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Pr</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf292">
<mml:math id="m339">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf293">
<mml:math id="m340">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-13-1533252-g010.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s5-4-5">
<title>5.4.5 Contour plot for concentration profile</title>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F11">Figure 11</xref> presents a contour plot illustrating the concentration distribution in a non-Newtonian Williamson fluid flowing through a porous medium. The concentration field is influenced by various physical parameters, which are set as follows: <inline-formula id="inf191">
<mml:math id="m237">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Pr</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf294">
<mml:math id="m341">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The colour gradient represents concentration intensity, with red and orange regions indicating higher concentration levels, while blue and green regions represent lower concentration regions. The highest concentration zones (red/orange) are localized near the bottom-left region of the figure, indicating maximum accumulation of mass transfer near the boundary. The Schmidt number <inline-formula id="inf192">
<mml:math id="m238">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the ratio of momentum diffusivity to mass diffusivity. Since <inline-formula id="inf193">
<mml:math id="m239">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is relatively high, it means that momentum diffuses faster than mass, leading to a thinner concentration boundary layer. The reaction rate parameter <inline-formula id="inf194">
<mml:math id="m240">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> indicates that chemical reactions consume the solute species, reducing the overall concentration throughout the domain. This explains the gradual decay in concentration levels moving away from the boundary layer. The oscillatory boundary condition <inline-formula id="inf195">
<mml:math id="m241">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> influences small-scale variations in concentration, which are visible as irregularities in the contour patterns near the bottom of the plot. The buoyancy parameter <inline-formula id="inf196">
<mml:math id="m242">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is relatively low, indicating that natural convection effects are weak and mass transport is primarily due to forced convection and diffusion. The Darcy number <inline-formula id="inf197">
<mml:math id="m243">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> suggests a highly permeable medium, which allows for easier convective mass transfer. This concentration distribution is important in mass transfer engineering applications, such as chemical reaction systems, pollutant dispersion, and pharmaceutical drug delivery.</p>
<fig id="F11" position="float">
<label>FIGURE 11</label>
<caption>
<p>Contour plot for concentration profile using <inline-formula id="inf198">
<mml:math id="m244">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf295">
<mml:math id="m342">
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Pr</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf296">
<mml:math id="m343">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf297">
<mml:math id="m344">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-13-1533252-g011.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s5-5">
<title>5.5 Comparison of proposed and existing schemes</title>
<p>
<xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref> presents a comparative analysis of the proposed numerical scheme and the existing second-order Runge-Kutta (RK2) method for solving Stokes&#x2019; first problem. For comparison purposes, the corrector stage of the proposed scheme is replaced with the following stage.<disp-formula id="e46">
<mml:math id="m245">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5</mml:mn>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>1.5</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1.5</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(46)</label>
</disp-formula>
</p>
<table-wrap id="T2" position="float">
<label>TABLE 2</label>
<caption>
<p>Comparison of proposed and existing second-order runge-kutta method for Stokes&#x2019; first problem using <inline-formula id="inf199">
<mml:math id="m246">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2002;</mml:mtext>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>50</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th rowspan="3" align="left">
<break/>
<inline-formula id="inf200">
<mml:math id="m247">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th colspan="4" align="center">
<inline-formula id="inf201">
<mml:math id="m248">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> error</th>
</tr>
<tr>
<th colspan="2" align="center">Proposed</th>
<th colspan="2" align="center">2nd Order runge-kutta</th>
</tr>
<tr>
<th align="center">Central</th>
<th align="center">Compact</th>
<th align="center">Central</th>
<th align="center">Compact</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf202">
<mml:math id="m249">
<mml:mrow>
<mml:mn>250</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.0858</td>
<td align="center">0.0747</td>
<td align="center">0.0876</td>
<td align="center">0.0760</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">300</td>
<td align="center">0.0754</td>
<td align="center">0.0732</td>
<td align="center">0.0768</td>
<td align="center">0.0743</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">350</td>
<td align="center">0.0695</td>
<td align="center">0.0730</td>
<td align="center">0.0705</td>
<td align="center">0.0739</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">400</td>
<td align="center">0.0669</td>
<td align="center">0.0734</td>
<td align="center">0.0677</td>
<td align="center">0.0742</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">450</td>
<td align="center">0.0667</td>
<td align="center">0.0743</td>
<td align="center">0.0674</td>
<td align="center">0.0750</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">500</td>
<td align="center">0.0680</td>
<td align="center">0.0753</td>
<td align="center">0.0685</td>
<td align="center">0.0759</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>The comparison is performed based on <inline-formula id="inf203">
<mml:math id="m250">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> error norms, which measure the numerical accuracy of the computed solutions. <inline-formula id="inf204">
<mml:math id="m251">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>50</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (Grid Points): A uniform spatial discretization with 50 grid points is used. <inline-formula id="inf205">
<mml:math id="m252">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: The final time for the simulation is <inline-formula id="inf206">
<mml:math id="m253">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <inline-formula id="inf207">
<mml:math id="m254">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (Time Steps): The comparison is performed for different numbers of time steps (<inline-formula id="inf208">
<mml:math id="m255">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 250, 300, 350, 400, 450, 500). The proposed numerical scheme achieves a lower <inline-formula id="inf209">
<mml:math id="m256">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> errors than the existing second-order Runge-Kutta method, demonstrating its superior accuracy. The error difference is more pronounced at lower-time steps <inline-formula id="inf210">
<mml:math id="m257">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 250, 300, etc., indicating better stability and precision of the proposed scheme. As <inline-formula id="inf211">
<mml:math id="m258">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> increases, the errors in both methods converge, but the proposed scheme maintains a slight accuracy advantage. The compact difference scheme consistently yields lower errors than the central difference scheme in the proposed and existing RK2 methods. The improvement is more noticeable in smaller time steps <inline-formula id="inf212">
<mml:math id="m259">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 250, 300. This suggests that the compact scheme enhances spatial accuracy, making it more effective for solving Stokes&#x2019; first problem. The proposed scheme with compact discretization shows the best performance, achieving the lowest <inline-formula id="inf213">
<mml:math id="m260">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> error across all tested <inline-formula id="inf214">
<mml:math id="m261">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> values.</p>
<p>These results validate the effectiveness of the two-stage computational method developed in this study, demonstrating its superior numerical performance in solving stochastic Darcy&#x2013;Forchheimer non-Newtonian flows.</p>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s6">
<title>6 Conclusion</title>
<p>This research introduces an innovative computational method for addressing deterministic and stochastic partial differential equations, specifically emphasizing the stochastic Darcy&#x2013;Forchheimer flow of Williamson fluid over a stationary surface. The suggested two-stage approach integrates a modified time integrator with a second-stage Runge-Kutta algorithm, attaining second-order temporal precision for deterministic models. A sixth-order compact approach is utilized to tackle spatial discretization difficulties, providing great accuracy and processing efficiency. The strategy employs the Euler-Maruyama method to manage Wiener processes in stochastic models, facilitating flexibility to fluctuations in fluid flow dynamics. A numerical scheme has been proposed for solving stochastic time-dependent partial differential equations. The scheme was explicit, and it was comprised of two stages. The compact scheme was chosen to discretize space variable(s). The stability and consistency in the mean square sense of the scheme were presented. The scheme did not require any other scheme to get a solution to the problem. The proposed scheme is implemented in a dimensionless stochastic model of Williamson fluid dynamics, integrating essential physical phenomena such as Darcy&#x2013;Forchheimer drag and the shear-thinning characteristics of the fluid. Numerical studies on the Stokes first issue indicate that the suggested technique surpasses current second-order Runge-Kutta methods in accuracy, especially in describing the complex relationship between deterministic and stochastic factors affecting the flow. The concluding points can be expressed as.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>1. The modification of the proposed scheme performed better than the existing second-order Runge-Kutta method.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>2. The compact sixth-order spatial discretization enhances solution accuracy without introducing excessive computational overhead, making it well-suited for high-resolution simulations.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>3. Velocity profile declined on average due to the increase in Weissenberg&#x2019;s number.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>4. The velocity profile had dual behaviour on average due to the rising Forchheimer number.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>5. The concentration profile declined by raising the reaction rate parameter.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>6. The comparative analysis highlights the superior performance of the proposed scheme, offering a reliable alternative to existing methods for solving similar problems.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>Finally, a computationally efficient and highly accurate method for non-Newtonian fluids in porous media is introduced, expanding the current state-of-the-art in stochastic fluid dynamics numerical techniques. This paradigm could be further developed in future studies to examine various types of non-Newtonian fluids and more complicated flow configurations, including three-dimensional geometries or transient boundary conditions. Furthermore, there is still room for improvement in the scheme&#x2019;s optimization for real-time applications and large-scale simulations.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s7">
<title>Data availability statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/supplementary material, further inquiries can be directed to the corresponding author.</p>
</sec>
<sec sec-type="author-contributions" id="s8">
<title>Author contributions</title>
<p>MA: Methodology, Software, Supervision, Validation, Visualization, Writing&#x2013;original draft, Writing&#x2013;review and editing. KA: Funding acquisition, Investigation, Project administration, Resources, Writing&#x2013;original draft, Writing&#x2013;review and editing. YN: Conceptualization, Data curation, Methodology, Validation, Writing&#x2013;original draft, Writing&#x2013;review and editing.</p>
</sec>
<sec sec-type="funding-information" id="s9">
<title>Funding</title>
<p>The author(s) declare that financial support was received for the research, authorship, and/or publication of this article.</p>
</sec>
<ack>
<p>The authors would like to acknowledge the support of Prince Sultan University for paying the Article Processing Charges (APC) of this publication.</p>
</ack>
<sec sec-type="COI-statement" id="s10">
<title>Conflict of interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="ai-statement" id="s11">
<title>Generative AI statement</title>
<p>The author(s) declare that no Generative AI was used in the creation of this manuscript.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s12">
<title>Publisher&#x2019;s note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cortell</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Similarity solutions for flow and heat transfer of a viscoelastic fluid over a stretching sheet</article-title>. <source>Int J Nonlinear Mech</source> (<year>1994</year>) <volume>29</volume>:<fpage>155</fpage>&#x2013;<lpage>61</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0020-7462(94)90034-5</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mahmoud</surname>
<given-names>MAM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The effects of variable fluid properties on MHD Maxwell fluids over a stretching surface in the presence of heat generation/absorption</article-title>. <source>Chem Eng Comm</source> (<year>2011</year>) <volume>198</volume>:<fpage>131</fpage>&#x2013;<lpage>46</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00986445.2010.500148</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Pramanik</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Casson fluid flow and heat transfer past an exponentially porous stretching surface in the presence of thermal radiation</article-title>. <source>Ain Shams Eng J</source> (<year>2014</year>) <volume>5</volume>:<fpage>205</fpage>&#x2013;<lpage>12</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.asej.2013.05.003</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ahmed</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Iqba</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>MHD power-law fluid flow and heat transfer analysis through Darcy Brinkman porous media in the annular sector</article-title>. <source>Int J Mech Sci.</source> (<year>2017</year>) <volume>130</volume>:<fpage>508</fpage>&#x2013;<lpage>17</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijmecsci.2017.05.042</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Megahed</surname>
<given-names>AM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Carreau fluid flow due to nonlinearly stretching sheet with thermal radiation, heat flux, and variable conductivity</article-title>. <source>Appl Math Mech</source> (<year>2019</year>) <volume>40</volume>:<fpage>1615</fpage>&#x2013;<lpage>24</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10483-019-2534-6</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bilal</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ashbar</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Flow and heat transfer analysis of Eyring-Powell fluid over stratified sheet with mixed convection</article-title>. <source>J Egypt Math Soc</source> (<year>2020</year>) <volume>28</volume>:<fpage>40</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1186/s42787-020-00103-6</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Williamson</surname>
<given-names>RV</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The flow of pseudoplastic materials</article-title>. <source>Ind Eng Chem Res.</source> (<year>1929</year>) <volume>21</volume>:<fpage>1108</fpage>&#x2013;<lpage>11</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/ie50239a035</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Nadeem</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hussain</surname>
<given-names>ST</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lee</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Flow of a Williamson fluid over a stretching sheet</article-title>. <source>Braz J Chem Eng</source> (<year>2013</year>) <volume>30</volume>:<fpage>619</fpage>&#x2013;<lpage>25</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1590/s0104-66322013000300019</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Khan</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Khan</surname>
<given-names>HA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A boundary layer flows of non-Newtonian Williamson fluid</article-title>. <source>Nonlinear Eng</source> (<year>2014</year>) <volume>3</volume>:<fpage>107</fpage>&#x2013;<lpage>15</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1515/nleng-2014-0002</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Malik</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Salahuddin</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hussain</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bilal</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Awais</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Homogeneous heterogeneous reactions in Williamson fluid model over a stretching cylinder by using Keller box method</article-title>. <source>AIP Adv</source> (<year>2015</year>) <volume>5</volume>:<fpage>107227</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.4934937</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Khudair</surname>
<given-names>WS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Al-Khafajy</surname>
<given-names>DGS</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Influence of heat transfer on magnetohydrodynamics oscillatory flow for Williamson fluid through a porous medium</article-title>. <source>Iraqi J Sci</source> (<year>2018</year>) <volume>59</volume>:<fpage>389</fpage>&#x2013;<lpage>97</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.24996/ijs.2018.59.1B.18</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Megahed</surname>
<given-names>AM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Steady flow of MHD Williamson fluid due to a continuously moving surface with viscous dissipation and slip velocity</article-title>. <source>Int J Mod Phys C.</source> (<year>2020</year>) <volume>31</volume>:<fpage>2050019</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s0129183120500199</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Humane</surname>
<given-names>PP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Patil</surname>
<given-names>VS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Patil</surname>
<given-names>AB</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Chemical reaction and thermal radiation effects on magnetohydrodynamics flow of Casson-Williamson nanofluid over a porous stretching surface</article-title>. <source>Proc Instit Mech Eng E J Process Mech Eng</source> (<year>2021</year>) <volume>235</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>2008</fpage>&#x2013;<lpage>18</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1177/09544089211025376</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Humane</surname>
<given-names>PP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Patil</surname>
<given-names>VS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rajput</surname>
<given-names>GR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shamshuddin</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Dynamics of multiple slip boundaries effect on MHD Casson-Williamson double-diffusive nanofluid flow past an inclined magnetic stretching sheet</article-title>. <source>Proc Instit Mech Eng Part E J Process Mech Eng</source> (<year>2022</year>) <volume>236</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>1906</fpage>&#x2013;<lpage>26</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1177/09544089221078153</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Patil</surname>
<given-names>VS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Humane</surname>
<given-names>PP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Patil</surname>
<given-names>AB</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>MHD Williamson nanofluid flow past a permeable stretching sheet with thermal radiation and chemical reaction</article-title>. <source>Int J Model Simulat</source> (<year>2023</year>) <volume>43</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>185</fpage>&#x2013;<lpage>99</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/02286203.2022.2062166</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Williamson</surname>
<given-names>RV</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The flow of pseudoplastic materials</article-title>. <source>Ind Eng Chem Res</source> (<year>1929</year>) <volume>21</volume>(<issue>11</issue>):<fpage>1108</fpage>&#x2013;<lpage>11</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/ie50239a035</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Krishnamurthy</surname>
<given-names>MR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Prasannakumara</surname>
<given-names>BC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gireesha</surname>
<given-names>BJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gorla</surname>
<given-names>RSR</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Effect of chemical reaction on MHD boundary layer flow and melting heat transfer of Williamson nanofluid in porous medium</article-title>. <source>Eng Sci Technol Int J</source> (<year>2016</year>) <volume>19</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>53</fpage>&#x2013;<lpage>61</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jestch.2015.06.010</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Khan</surname>
<given-names>MI</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alzahrani</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hobiny</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ali</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Modeling of Cattaneo-Christov double diffusions (CCDD) in Williamson nanomaterial slip flow subject to porous medium</article-title>. <source>J Mater Res Technology</source> (<year>2020</year>) <volume>9</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>6172</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jmrt.2020.04.019</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hayat</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shafiq</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alsaedi</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Hydromagnetic boundary layer flow of Williamson fluid in the presence of thermal radiation and Ohmic dissipation</article-title>. <source>Alexandria Eng J</source> (<year>2016</year>) <volume>55</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>2229</fpage>&#x2013;<lpage>40</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.aej.2016.06.004</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Nadeem</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hussain</surname>
<given-names>ST</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lee</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Flow of a Williamson fluid over a stretching sheet</article-title>. <source>Braz J Chem Eng</source> (<year>2013</year>) <volume>30</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>619</fpage>&#x2013;<lpage>25</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1590/s0104-66322013000300019</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Salahuddin</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Malik</surname>
<given-names>MY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Arif</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bilal</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Awais</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>MHD flow of Cattanneo-Christov heat flux model for Williamson fluid over a stretching sheet with variable thickness: using numerical approach</article-title>. <source>J Magnetism Magn Mater</source> (<year>2016</year>) <volume>401</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>991</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jmmm.2015.11.022</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mohanty</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mahanta</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shaw</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sibanda</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Thermal and irreversibility analysis on Cattaneo&#x2013;Christov heat flux-based unsteady hybrid nanofluid flow over a spinning sphere with interfacial nanolayer mechanism</article-title>. <source>J Therm Anal Calorim</source> (<year>2023</year>) <volume>148</volume>(<issue>21</issue>):<fpage>12269</fpage>&#x2013;<lpage>84</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10973-023-12464-y</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kumar</surname>
<given-names>NN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sastry</surname>
<given-names>DRVSRK</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shaw</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Irreversibility analysis of an unsteady micropolar CNT-blood nanofluid flow through a squeezing channel with activation energy-Application in drug delivery</article-title>. <source>Computer Methods Programs Biomed</source> (<year>2022</year>) <volume>226</volume>:<fpage>107156</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cmpb.2022.107156</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Forchheimer</surname>
<given-names>P. H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1901</year>). <article-title>Wasserbewegung</article-title>. <source>Ver. Dtsch. Ing.</source>, <volume>45</volume>, <fpage>1782</fpage>&#x2013;<lpage>1788</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mukhopadhyay</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>De</surname>
<given-names>PR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bhattacharyya</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Layek</surname>
<given-names>GC</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Forced convective flow and heat transfer over a porous plate in a Darcy-Forchheimer porous medium in presence of radiation</article-title>. <source>Meccanica</source> (<year>2011</year>) <volume>47</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>153</fpage>&#x2013;<lpage>61</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11012-011-9423-3</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hayat</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Aziz</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Muhammad</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alsaedi</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Darcy&#x2013;Forchheimer three-dimensional flow of Williamson nanofluid over a convectively heated nonlinear stretching surface</article-title>. <source>Commun Theor Phys</source> (<year>2017</year>) <volume>68</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>387</fpage>&#x2013;<lpage>94</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0253-6102/68/3/387</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Khan</surname>
<given-names>MI</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hayat</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alsaedi</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Numerical analysis for Darcy-Forchheimer flow in presence of homogeneous-heterogeneous reactions</article-title>. <source>Results Phys</source> (<year>2017</year>) <volume>7</volume>:<fpage>2644</fpage>&#x2013;<lpage>50</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rinp.2017.07.030</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Haider</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hayat</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alsaedi</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Flow of hybrid nanofluid through Darcy-Forchheimer porous space with variable characteristics</article-title>. <source>Alexandria Eng J</source> (<year>2021</year>) <volume>60</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>3047</fpage>&#x2013;<lpage>56</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.aej.2021.01.021</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sadiq</surname>
<given-names>MA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Haider</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hayat</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alsaedi</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Partial slip in Darcy-Forchheimer carbon nanotubes flow by rotating disk</article-title>. <source>Int Commun Heat Mass Transfer</source> (<year>2020</year>) <fpage>116</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.icheatmasstransfer.2020.104641</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mohanty</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mahanta</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shaw</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Analysis of irreversibility for 3-D MHD convective Darcy&#x2013;Forchheimer Casson hybrid nanofluid flow due to a rotating disk with Cattaneo&#x2013;Christov heat flux, Joule heating, and nonlinear thermal radiation</article-title>. <source>Numer Heat Transfer, B: Fundamentals</source> (<year>2023</year>) <volume>84</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>115</fpage>&#x2013;<lpage>42</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/10407790.2023.2189644</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Nayak</surname>
<given-names>MK</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shaw</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ijaz Khan</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pandey</surname>
<given-names>VS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nazeer</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Flow and thermal analysis on Darcy-Forchheimer flow of copper-water nanofluid due to a rotating disk: a static and dynamic approach</article-title>. <source>J Mater Res Technology</source> (<year>2020</year>) <volume>9</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>7387</fpage>&#x2013;<lpage>408</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jmrt.2020.04.074</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mohanty</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mahanta</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chamkha</surname>
<given-names>AJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shaw</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Numerical analysis of interfacial nanolayer thickness on Darcy-Forchheimer Casson hybrid nanofluid flow over a moving needle with Cattaneo-Christov dual flux</article-title>. <source>Numer Heat Transfer, A: Appl</source> (<year>2023</year>) <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>25</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/10407782.2023.2263906</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Umavathi</surname>
<given-names>JC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ojjela</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vajravelu</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Numerical analysis of natural convective flow and heat transfer of nanofluids in a vertical rectangular duct using Darcy-Forchheimer-Brinkman model</article-title>. <source>Int J Therm Sci</source> (<year>2017</year>) <volume>111</volume>:<fpage>511</fpage>&#x2013;<lpage>24</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijthermalsci.2016.10.002</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Nadeem</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ishtiaq</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alzabut</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ghazwani</surname>
<given-names>HA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Entropy generation for exact irreversibility analysis in the MHD channel flow of Williamson fluid with combined convective-radiative boundary conditions</article-title>. <source>Heliyon</source> (<year>2024</year>) <volume>10</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>e26432</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.heliyon.2024.e26432</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Marchioro</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pulvirenti</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Vortex methods in two-dimensional fluid mechanics</article-title>. In: <source>Lecture notes in physics</source>. <publisher-loc>Berlin, Germany</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name> (<year>1984</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Vishik</surname>
<given-names>MI</given-names>
</name>
<name>
<surname>Komechi</surname>
<given-names>AI</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fursikov</surname>
<given-names>AI</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Some mathematical problems of statistical hydrodynamics</article-title>. <source>Russ Math Surv</source> (<year>1979</year>) <volume>34</volume>:<fpage>149</fpage>&#x2013;<lpage>234</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1070/rm1979v034n05abeh003906</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gawedzki</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Soluble models of turbulent transport</article-title>. In: <person-group person-group-type="editor">
<name>
<surname>Nazarenko</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zaboronski</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
</person-group>, editors. <source>Non-equilibrium statistical mechanics and turbulence</source>. <publisher-loc>Cambridge, UK</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge Uniersity Press</publisher-name> (<year>2008</year>). p. <fpage>47</fpage>&#x2013;<lpage>107</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Khan</surname>
<given-names>AA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zafar</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Khan</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Abdeljawad</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Tangent hyperbolic nanofluid flow through a vertical cone: unraveling thermal conductivity and Darcy&#x2013;Forchheimer effects</article-title>. <source>Mod Phys Lett B</source> (<year>2024</year>) <volume>39</volume>:<fpage>2450398</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s0217984924503986</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fatima</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kousar</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ur Rehman</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shatanawi</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Computational analysis of heat and mass transfer in magnetized Darcy-forchheimer hybrid nanofluid flow with porous medium and slip effects</article-title>. <source>CMES-Computer Model Eng and Sci</source> (<year>2023</year>) <volume>137</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>2311</fpage>&#x2013;<lpage>30</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.32604/cmes.2023.026994</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bensoussan</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Teman</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>&#xc9;quations stochastiques du type Navier&#x2013;Stokes</article-title>. <source>J Funct Anal</source> (<year>1973</year>) <volume>13</volume>:<fpage>195</fpage>&#x2013;<lpage>222</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0022-1236(73)90045-1</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Pope</surname>
<given-names>SB</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>On the relationship between stochastic Lagrangian models of turbulence and second-moment closures</article-title>. <source>Phys Fluids</source> (<year>1994</year>) <volume>6</volume>:<fpage>973</fpage>&#x2013;<lpage>85</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.868329</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B42">
<label>42.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Holm</surname>
<given-names>DD</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Variational principles for stochastic fluid dynamics</article-title>. <source>Proc R Soc A</source> (<year>2015</year>) <volume>471</volume>:<fpage>20140963</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rspa.2014.0963</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B43">
<label>43.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bharathi</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
<name>
<surname>Prakash</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Zeta potential and activation energy effects in an EMHD non-Newtonian nanofluid flow over a wedge with Darcy-Forchheimer porous medium</article-title>. <source>Numer Heat Transfer, Part A: Appl</source> (<year>2024</year>) <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>28</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/10407782.2024.2316212</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B44">
<label>44.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Prakash</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tripathi</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>B&#xe9;g</surname>
<given-names>OA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Computation of EMHD ternary hybrid non-Newtonian nanofluid over a wedge embedded in a Darcy-Forchheimer porous medium with zeta potential and wall suction/injection effects</article-title>. <source>Int J Ambient Energ</source> (<year>2023</year>) <volume>44</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>2155</fpage>&#x2013;<lpage>69</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/01430750.2023.2224339</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B45">
<label>45.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lund</surname>
<given-names>LA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fadhel</surname>
<given-names>MA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Prakash</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dhange</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Verma</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ramesh</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Duality and stability analysis of radiatively magnetized rotating CNTs/C<sub>2</sub> H<sub>6</sub> O<sub>2</sub> &#x2b; H<sub>2</sub> O nanofluid flow over a stretching/shrinking surface</article-title>. <source>Int J Appl Comput Mathematics</source> (<year>2024</year>) <volume>10</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>25</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s40819-023-01661-w</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B46">
<label>46.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ahmed</surname>
<given-names>OS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Eldabe</surname>
<given-names>NT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Abou-zeid</surname>
<given-names>MY</given-names>
</name>
<name>
<surname>El-kalaawy</surname>
<given-names>OH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Moawad</surname>
<given-names>SM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Numerical treatment and global error estimation for thermal electro-osmosis effect on non-Newtonian nanofluid flow with time periodic variations</article-title>. <source>Scientific Rep</source> (<year>2023</year>) <volume>13</volume>:<fpage>14788</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41598-023-41579-3</pub-id>
</citation>
</ref>
</ref-list>
<sec id="s13">
<title>Glossary</title>
<def-list>
<def-item>
<term id="G1-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf215">
<mml:math id="m262">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="bold">&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="bold">&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Horizontal and vertical components of velocity <inline-formula id="inf216">
<mml:math id="m263">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G2-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf217">
<mml:math id="m264">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="bold">&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="bold">&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Cartesian coordinates <inline-formula id="inf218">
<mml:math id="m265">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G3-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf219">
<mml:math id="m266">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Temperature of the fluid <inline-formula id="inf220">
<mml:math id="m267">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G4-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf221">
<mml:math id="m268">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Wall Temperature <inline-formula id="inf222">
<mml:math id="m269">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G5-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf223">
<mml:math id="m270">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="bold">&#x221e;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Free Stream temperature (K)</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G6-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf224">
<mml:math id="m271">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Thermal Diffusivity <inline-formula id="inf225">
<mml:math id="m272">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G7-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf226">
<mml:math id="m273">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Permeability of porous medium <inline-formula id="inf227">
<mml:math id="m274">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G8-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf228">
<mml:math id="m275">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Kinematic viscosity <inline-formula id="inf229">
<mml:math id="m276">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G9-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf230">
<mml:math id="m277">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Gravity <inline-formula id="inf231">
<mml:math id="m278">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G10-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf232">
<mml:math id="m279">
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="bold">&#x393;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>material fluid parameter <inline-formula id="inf233">
<mml:math id="m280">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G11-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf234">
<mml:math id="m281">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">c</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Specific heat capacity <inline-formula id="inf235">
<mml:math id="m282">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G12-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf236">
<mml:math id="m283">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Buoyancy ratio</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G13-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf237">
<mml:math id="m284">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Magnetic parameter</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G14-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf238">
<mml:math id="m285">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Weissenberg number</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G15-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf239">
<mml:math id="m286">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>dimensionless parameter</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G16-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf240">
<mml:math id="m287">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>reaction rate parameter</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G17-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf241">
<mml:math id="m288">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Concentration <inline-formula id="inf242">
<mml:math id="m289">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G18-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf243">
<mml:math id="m290">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="bold">&#x221e;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Free stream concentration <inline-formula id="inf244">
<mml:math id="m291">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G19-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf245">
<mml:math id="m292">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>local couple stress coefficient at the wall <inline-formula id="inf246">
<mml:math id="m293">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G20-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf247">
<mml:math id="m294">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Density of fluid <inline-formula id="inf248">
<mml:math id="m295">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G21-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf249">
<mml:math id="m296">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Electrical Conductivity <inline-formula id="inf250">
<mml:math id="m297">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G22-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf251">
<mml:math id="m298">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Magnetic field vector <inline-formula id="inf252">
<mml:math id="m299">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G23-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf253">
<mml:math id="m300">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Mass Diffusivity <inline-formula id="inf254">
<mml:math id="m301">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G24-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf255">
<mml:math id="m302">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>coefficient of thermal expansion of the fluid <inline-formula id="inf256">
<mml:math id="m303">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G25-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf257">
<mml:math id="m304">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>coefficient of solutal expansion of the fluid <inline-formula id="inf258">
<mml:math id="m305">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G26-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf259">
<mml:math id="m306">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Reaction rate parameter <inline-formula id="inf260">
<mml:math id="m307">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G27-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf261">
<mml:math id="m308">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="bold">&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Forchheimer coefficient <inline-formula id="inf262">
<mml:math id="m309">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G28-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf263">
<mml:math id="m310">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">D</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Darcy&#x2019;s number</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G29-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf264">
<mml:math id="m311">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Prandtl number</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G30-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf265">
<mml:math id="m312">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Schmidt number</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G31-fphy.2025.1533252">
<inline-formula id="inf266">
<mml:math id="m313">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">F</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Forchheimer number</p>
</def>
</def-item>
</def-list>
</sec>
</back>
</article>