<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.1 20151215//EN" "http://jats.nlm.nih.gov/publishing/1.1/JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xml:lang="en" article-type="research-article" dtd-version="1.1">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="pmc">CMES</journal-id>
<journal-id journal-id-type="nlm-ta">CMES</journal-id>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">CMES</journal-id>
<journal-title-group>
<journal-title>Computer Modeling in Engineering &#x0026; Sciences</journal-title>
</journal-title-group>
<issn pub-type="epub">1526-1506</issn>
<issn pub-type="ppub">1526-1492</issn>
<publisher>
<publisher-name>Tech Science Press</publisher-name>
<publisher-loc>USA</publisher-loc>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">73678</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.32604/cmes.2025.073678</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Article</subject>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Optimization and Sensitivity Analysis of Non-Isothermal Carreau Fluid Flow in Roll Coating Systems with Fixed Boundary Constraints: A Comparative Investigation</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Optimization and Sensitivity Analysis of Non-Isothermal Carreau Fluid Flow in Roll Coating Systems with Fixed Boundary Constraints: A Comparative Investigation</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Optimization and Sensitivity Analysis of Non-Isothermal Carreau Fluid Flow in Roll Coating Systems with Fixed Boundary Constraints: A Comparative Investigation</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib id="author-1" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Islam</surname><given-names>Mujahid</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<contrib id="author-2" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western"><surname>Ali</surname><given-names>Fateh</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref><xref rid="cor1" ref-type="corresp">&#x002A;</xref><email>fatehalirana@xju.edu.cn</email></contrib>
<contrib id="author-3" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western"><surname>Feng</surname><given-names>Xinlong</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref><xref rid="cor1" ref-type="corresp">&#x002A;</xref><email>fxlmath@xju.edu.cn</email></contrib>
<contrib id="author-4" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Zahid</surname><given-names>M.</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref></contrib>
<contrib id="author-5" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Maqbool</surname><given-names>Sana Naz</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<aff id="aff-1"><label>1</label><institution>College of Mathematics and System Sciences, Xinjiang University</institution>, <addr-line>Urumqi, 830046</addr-line>, <country>China</country></aff>
<aff id="aff-2"><label>2</label><institution>Department of Mathematics, COMSATS University Islamabad</institution>, <addr-line>Abbottabad, 22060</addr-line>, <country>Pakistan</country></aff>
</contrib-group>
<author-notes>
<corresp id="cor1"><label>&#x002A;</label>Corresponding Authors: Fateh Ali. Email: <email>fatehalirana@xju.edu.cn</email>; Xinlong Feng. Email: <email>fxlmath@xju.edu.cn</email></corresp>
</author-notes>
<pub-date date-type="collection" publication-format="electronic">
<year>2025</year>
</pub-date>
<pub-date date-type="pub" publication-format="electronic">
<day>23</day><month>12</month><year>2025</year>
</pub-date>
<volume>145</volume>
<issue>3</issue>
<fpage>3511</fpage>
<lpage>3561</lpage>
<history>
<date date-type="received">
<day>23</day>
<month>09</month>
<year>2025</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>18</day>
<month>11</month>
<year>2025</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>&#x00A9; 2025 The Authors.</copyright-statement>
<copyright-year>2025</copyright-year>
<copyright-holder>Published by Tech Science Press.</copyright-holder>
<license xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<license-p>This work is licensed under a <ext-link ext-link-type="uri" xlink:type="simple" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">Creative Commons Attribution 4.0 International License</ext-link>, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.</license-p>
</license>
</permissions>
<self-uri content-type="pdf" xlink:href="TSP_CMES_73678.pdf"></self-uri>
<abstract>
<p>Roll coating is a vital industrial process used in printing, packaging, and polymer film production, where maintaining a uniform coating is critical for product quality and efficiency. This work models non-isothermal Carreau fluid flow between a rotating roll and a stationary wall under fixed boundary constraints to evaluate how non-Newtonian and thermal effects influence coating performance. The governing equations are transformed into non-dimensional form and simplified using lubrication approximation theory. Approximate analytical solutions are obtained via the perturbation technique, while numerical results are computed using both the finite difference method and the BVP-Midrich technique. Furthermore, Response surface methodology (RSM) is employed for optimization and sensitivity analysis. Analytical and numerical results show strong agreement (&#x003C;1% deviation). The model predicts coating thickness <inline-formula id="ieqn-1"><mml:math id="mml-ieqn-1"><mml:mn>0.55</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>0.64</mml:mn></mml:math></inline-formula>, power input <inline-formula id="ieqn-2"><mml:math id="mml-ieqn-2"><mml:mn>1.05</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>1.99</mml:mn></mml:math></inline-formula>, and separation force <inline-formula id="ieqn-3"><mml:math id="mml-ieqn-3"><mml:mn>0.91</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>1.82</mml:mn></mml:math></inline-formula> for <inline-formula id="ieqn-4"><mml:math id="mml-ieqn-4"><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>0.9</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-5"><mml:math id="mml-ieqn-5"><mml:mn>0.01</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>0.09</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Increasing <inline-formula id="ieqn-6"><mml:math id="mml-ieqn-6"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> enhances the coating thickness and power input but reduces velocity and separation force. The findings provide physical insight into elastic and viscous effects in roll coating, providing insight for optimizing coating uniformity, minimizing wear, improving industrial coating processes, and extending substrate lifespan.</p>
</abstract>
<kwd-group kwd-group-type="author">
<kwd>Roll coating process</kwd>
<kwd>finite difference method</kwd>
<kwd>carreau fluid model</kwd>
<kwd>sensitivity analysis</kwd>
<kwd>response surface methodology</kwd>
<kwd>lubrication theory</kwd>
</kwd-group>
<funding-group>
<award-group id="awg1">
<funding-source>Talent Project of Tianchi Young-Doctoral Program in Xinjiang Uygur Autonomous Region of China</funding-source>
<award-id>51052401510</award-id>
</award-group>
<award-group id="awg2">
<funding-source>Natural Science Foundation General Project</funding-source>
<award-id>2025D01C36</award-id>
</award-group>
<award-group id="awg3">
<funding-source>National Natural Science Foundation of Xinjiang Province</funding-source>
<award-id>2022TSYCTD0019</award-id>
<award-id>2022D01D32</award-id>
</award-group>
<award-group id="awg4">
<funding-source>China Scholarship Council (CSC)</funding-source>
<award-id>2021SLJ009915</award-id>
</award-group>
</funding-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<label>1</label>
<title>Introduction</title>
<p>The Classical Navier-Stokes equations are insufficient to describe the rheological complex fluids, motivating the development of constitutive models for non-Newtonian behavior. Interest in non-Newtonian fluid mechanics has grown because of extensive applications in medical devices, manufacturing, energy, and process engineering [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>]. Examples include sludge, polymers, crude oil, cosmetics and soap solutions, petroleum products, drilling fluids, and coatings. The role of non-Newtonian fluids in enhancing coating performance offers significant benefits for achieving a uniform, thin-coated layer on a surface. The constitutive relationship between stress and deformation rate tensor is shown using several rheological models. There are many fluid models available, including those by Jeffrey, Sisko, Casson, differential types, grade <italic>n</italic> fluids (e.g., Phan Thien and Tanner), Maxwell, elastic-viscous, Oldroyd&#x2019;s family, and Carreau [<xref ref-type="bibr" rid="ref-2">2</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>]. The non-linear properties of non-Newtonian fluids present difficulties in deriving solutions by analytical and numerical techniques. The complexity of these fluids requires alterations to the governing formulas. The major governing equations are formulated by adjusting the momentum equation to incorporate the stress tensor obtained from the constitutive equation. To transform the set of equations, the lubrication approximation method (LAT) is applied, and specific boundary conditions have been established in alignment with the specified problem. This article covers numerical solutions through the finite difference method (FDM) [<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>], the Midrich boundary value problem (BVP) method [<xref ref-type="bibr" rid="ref-5">5</xref>], and analytical solutions using the Perturbation method (PM) [<xref ref-type="bibr" rid="ref-6">6</xref>].</p>
<p>The process of applying a consistent layer of liquid to a moving substrate is called roll coating (RC) [<xref ref-type="bibr" rid="ref-7">7</xref>]. This process is extensively employed to apply accurate and uniform coatings on various substrates, including magnetic electronic media, adhesive tapes, foils, plastic films, printed materials, paper, and paperboard. This procedure enhances the functional and aesthetic properties of products, including gloss, printability, and smoothness, while also improving their durability, performance, and resistance to environmental influences. <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1</xref> illustrates a schematic of the roll-coating setup analyzed in this study. Where a rotating roll moves upward, entraining a non-Newtonian Carreau fluid into the narrow nip region created between the roll and a stationary constrained wall. The confined gap induces significant shear, pressure, and heat-transfer effects that shape the film development. As the roll extends beyond the wall, a uniform coating layer adheres to its surface, influenced by geometric parameters, like roll radius, wall position, and nip gap, governing the velocity, pressure, temperature, and coating uniformity.</p>
<fig id="fig-1">
<label>Figure 1</label>
<caption>
<title>Diagram exhibiting the RC configuration specific to the current problem [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>]</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-1.tif"/>
</fig>
<p>Significant studies integrating analytical, experimental, and computational methodologies regarding the roll-coating (RC) process have been reported in Greener and Middleman [<xref ref-type="bibr" rid="ref-9">9</xref>] investigated the RC process of a viscoelastic fluid utilizing the conventional LAT and derived the solution via the perturbation approach. They observed a decline in the pressure with a slight increase in coating thickness. Coyle [<xref ref-type="bibr" rid="ref-7">7</xref>] previously conducted a thorough examination of the fluid dynamics of RC, focusing on steady flows, rheology, and stability, and clarifying the critical flow characteristics, stability factors, and rheological influences involved in these processes. Hinter and White [<xref ref-type="bibr" rid="ref-10">10</xref>] examined the water flow occurring between two rolls in their research findings. The lubricating principle was employed to confirm that the results aligned with the experimental data.</p>
<p>Previous investigations have significantly contributed to the understanding of roll-coating flows. Greener and Middleman [<xref ref-type="bibr" rid="ref-11">11</xref>] established analytical and experimental frameworks linking pressure distribution with coating thickness. However, their work omitted to take surface tension, free surfaces, and contact line behaviour into consideration. Owens et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>] investigated misting in RC and determined that it&#x2019;s non-linearly dependent on time for relaxation as a result of filaments and bead breakdown. Additionally, L&#x00E9;cuyer et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-13">13</xref>] incorporated roll deformation and free-surface dynamics, demonstrating how roll compliance modifies nip hydrodynamics. Ascanio et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-14">14</xref>] developed validated computational strategies for high-speed and discrete gravure coating of complex fluids. Echendu [<xref ref-type="bibr" rid="ref-15">15</xref>] implemented analytic and computational methodologies to examine the flow attributes of coatings for a variety of fluid types, including Newtonian and non-Newtonian fluids [<xref ref-type="bibr" rid="ref-16">16</xref>]. These summaries of earlier achievements clarify prior progress and highlight the need for the present study, which integrates non-isothermal Carreau fluid behavior with fixed boundary constraints and optimization analysis.</p>
<p>The study of non-Newtonian fluids has become increasingly significant due to their diverse applications across engineering, industrial processes, and commercial manufacturing [<xref ref-type="bibr" rid="ref-17">17</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-20">20</xref>]. Early numerical analyses by, to explore the importance of fluid flow characteristics in the reverse roll coating process (RRCP), Jang and Chen [<xref ref-type="bibr" rid="ref-21">21</xref>] conducted this research by considering the volume of fluid-free surface (VOFFS) and finite-volume (FVM) methodologies. Additionally, Shahzad et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-22">22</xref>] examined the behavior of a non-isothermal couple stress fluid within an RRC configuration, taking into account the slip conditions present at the surfaces of the rolls. Devisetti and Bousfield [<xref ref-type="bibr" rid="ref-23">23</xref>] investigated the impacts of fluid absorption in forward roll coating (FRC), highlighting the significance of rheological qualities in enhancing industrial efficiency, especially for non-Newtonian lubricants. Bhatti et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-24">24</xref>] utilized advanced numerical techniques such as the generalized differential quadrature and Newton-Raphson methods to precisely solve non-linear flow and heat transfer equations for magnetized nanofluids. Their approach showed significant stability and precision in predicting velocity, temperature, and concentration distributions over rotating surfaces. Recent research by Farooq et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-25">25</xref>] has explored nanofluid flows over stretching surfaces under magnetic fields and slip conditions, emphasizing the influence of melting heat, stratification, and nanoparticle additives on heat and mass transfer, particularly through machine learning and neural network-based modeling techniques for enhanced predictive accuracy.</p>
<p>Response surface methodology (RSM) is a statistical technique employed to assess the sensitivity of models to the influencing variables. In recent years, it has been utilized by numerous researchers to address diverse physical problems, with extensive procedures and discussions available in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-26">26</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-27">27</xref>]. The primary aim of RSM is to optimize responses, making it especially valuable for addressing fluid flow problems where the goal is to enhance desired flow characteristics. More broadly, RSM plays a critical role in enhancing product quality, minimizing costs, and promoting innovation across various industries, including manufacturing, chemical engineering, and coating technologies. The effective implementation of this approach emphasizes the enhancement of achievable outcomes. Consequently, statistical analysis is vital for identifying the relative importance of critical parameters and thereby improving model precision. Furthermore, the strategic application of optimization algorithms to enhance goal functions constitutes a key component of modern decision-making processes.</p>
<sec id="s1_1">
<label>1.1</label>
<title>Research Gap and Objectives</title>
<p>An extensive examination of the literature reveals a significant gap: Although RC processes with various non-Newtonian fluids have been thoroughly studied [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-28">28</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-30">30</xref>], the particular scenario of a non-isothermal Carreau fluid under fixed constraining boundary conditions remains unexplored. The primary objective of our study is to examine how a non-isothermal CRF impacts the heat transfer and flow in the RC process. This configuration is highly relevant for industrial applications, including a stationary bar or wall to regulate control coating thickness. The lack of studies on this particular combination limits the optimization and understanding of such processes. Consequently, the primary objective of this work is to address this gap by rigorously examining the influence of a non-isothermal Carreau fluid on heat transfer and flow dynamics within an RC process featuring a fixed constrained wall. Accordingly, this study fills the identified gap by inquiring:
<list list-type="bullet">
<list-item>
<p>How effectively does the non-isothermal Carreau fluid model represent the flow characteristics and coating results with fixed boundary conditions?</p></list-item>
<list-item>
<p>How does the model predict the velocity and temperature distributions under non-isothermal conditions?</p></list-item>
<list-item>
<p>How are the pressure distribution and pressure gradient developed within the coating film, and what do they offer about the flow structure and film formation?</p></list-item>
<list-item>
<p>To what degree can perturbation and numerical methods function as a dependable prediction framework for optimizing roll-coating?</p></list-item>
<list-item>
<p>In what way does the model quantify engineering factors, including coating thickness, power input, and Nusselt number, and evaluate their dependence on the perturbative and gravity parameter for industrial coating applications?</p></list-item>
<list-item>
<p>Why and how do fixed walls alter flow resistance, and what consequences does this have for machine wear and product quality?</p></list-item>
</list></p>
<p>The primary aims of our study are:
<list list-type="bullet">
<list-item>
<p>Develop analytical (via perturbation approach) and numerical (using BVP Midrich and Finite Difference methods) solutions for the flow and temperature profiles for non-isothermal Carreau fluid.</p></list-item>
<list-item>
<p>Assess the impacts of key physical parameters on critical engineering quantities, including pressure gradient, coating thickness, separation force, and power input.</p></list-item>
<list-item>
<p>Conduct optimization and sensitivity analysis with RSM to determine the optimal process parameters.</p></list-item>
<list-item>
<p>The findings provide new physical insights into how Weissenberg and gravity parameters affect flow behavior, energy consumption, and coating performance, establishing a prediction framework for industrial applications.</p></list-item>
</list></p>
<p>Finally, the validity of our results will be confirmed through comprehensive cross-verification between the analytical and numerical methods, as well as comparison with current literature for limited cases. We anticipate excellent agreement, which will validate the robustness of our integrated methodology.</p>
</sec>
<sec id="s1_2">
<label>1.2</label>
<title>Motivation for the Work</title>
<p>RC is a crucial process in industries such as packaging, printing, and surface protection, where uniform application of liquid films is essential for product quality and material efficiency. The established model and results are directly applicable to roll-to-roll printing, polymer and packaging film production, textile finishing, pharmaceutical and biomedical coatings, as well as decorative or anti-corrosion surface treatments, where controlling film thickness and minimizing mechanical wear are essential. In practical situations, the procedure becomes more complex when addressing non-Newtonian fluids, whose shear-thinning and viscoelastic characteristics significantly influence coating thickness, heat transfer, and energy requirements. Despite its significance, precise modeling of RC with constrained walls remains challenging due to the non-linear characteristics of governing equations and the existence of constrained boundary conditions. By combining perturbation analysis, numerical verification, and statistical optimization, this work provides a comprehensive framework for investigating RC with non-Newtonian fluids. The findings not only advance theoretical understanding of coating flows under constrained boundary conditions but also offer practical insights for improving coating uniformity, optimizing process efficiency, and minimizing material waste in industrial applications. The novelty of this study lies in formulating a complete non-isothermal Carreau fluid model for roll coating under fixed boundary constraints, an unaddressed configuration in the literature.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s2">
<label>2</label>
<title>Geometry and Mathematical Formulation</title>
<p>A schematic of the RC system under investigation is presented in <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1</xref>. The setup consists of a rotating roller of radius <italic>R</italic> positioned against a stationary wall. The roller rotates clock-wise with a constant angular velocity <inline-formula id="ieqn-7"><mml:math id="mml-ieqn-7"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. A steady, smooth stream of an incompressible non-Newtonian fluid coats the roller, and the flow is analyzed under the corresponding non-isothermal conditions and prescribed boundary constraints. The nip separation is the distance between the roll and the wall. As shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref>, it is assumed that the flow is moving towards the <italic>x</italic>-axis and perpendicular along <italic>y</italic>-axis.</p>
<fig id="fig-2">
<label>Figure 2</label>
<caption>
<title>Schematic illustration of the RC process and its variables related to our problem</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-2.tif"/>
</fig>
<p>The coating thickness <inline-formula id="ieqn-8"><mml:math id="mml-ieqn-8"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is measured at the uppermost point of the roller. Here, <inline-formula id="ieqn-9"><mml:math id="mml-ieqn-9"><mml:mi>g</mml:mi></mml:math></inline-formula> denotes the gravitational acceleration, <inline-formula id="ieqn-10"><mml:math id="mml-ieqn-10"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the distance between the roller and the solid surface, and <inline-formula id="ieqn-11"><mml:math id="mml-ieqn-11"><mml:mi>U</mml:mi></mml:math></inline-formula> represents the linear speed of the roller. The shape of the roller surface is described by the geometric function <inline-formula id="ieqn-12"><mml:math id="mml-ieqn-12"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>. Because the physical setup exhibits symmetry, the coordinate system shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref> is chosen as the most suitable for the analysis. In this configuration, the <italic>y</italic>-axis is oriented perpendicular to the fluid layer (pointing outward), while the <italic>x</italic>-axis is aligned with the direction of the fluid motion. Presented below are the governing mass, momentum, and energy equations expressed in their component form. These formulations correspond to a steady-state flow regime in which body forces are assumed to be absent.</p>
<p><bold>Continuity equation [<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>]:</bold>
<disp-formula id="eqn-1"><label>(1)</label><mml:math id="mml-eqn-1" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p><bold>Momentum equations [<xref ref-type="bibr" rid="ref-31">31</xref>]:</bold>
<disp-formula id="eqn-2"><label>(2)</label><mml:math id="mml-eqn-2" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-3"><label>(3)</label><mml:math id="mml-eqn-3" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p><bold>Energy equation [<xref ref-type="bibr" rid="ref-32">32</xref>]:</bold>
<disp-formula id="eqn-4"><label>(4)</label><mml:math id="mml-eqn-4" display="block"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:msup><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:msup><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula></p>
<p><bold>Extra stress tenor of Carreau Fluid model:</bold>
<disp-formula id="eqn-5"><label>(5)</label><mml:math id="mml-eqn-5" display="block"><mml:msub><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C4;</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p><bold>Boundary conditions (BCs) [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>]:</bold>
<list list-type="bullet">
<list-item>
<p><inline-formula id="ieqn-13"><mml:math id="mml-ieqn-13"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi></mml:math></inline-formula> imposes the no-slip condition at the moving roll surface <inline-formula id="ieqn-14"><mml:math id="mml-ieqn-14"><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> where the fluid velocity matches the roll&#x2019;s linear speed <inline-formula id="ieqn-15"><mml:math id="mml-ieqn-15"><mml:mi>U</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item>
<p><inline-formula id="ieqn-16"><mml:math id="mml-ieqn-16"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> enforces the no-slip condition at the stationary wall <inline-formula id="ieqn-17"><mml:math id="mml-ieqn-17"><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> where the fluid velocity is zero.</p></list-item>
<list-item>
<p><inline-formula id="ieqn-18"><mml:math id="mml-ieqn-18"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> sets a constant temperature <inline-formula id="ieqn-19"><mml:math id="mml-ieqn-19"><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> at the roll surface.</p></list-item>
<list-item>
<p><inline-formula id="ieqn-20"><mml:math id="mml-ieqn-20"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> sets a different constant temperature <inline-formula id="ieqn-21"><mml:math id="mml-ieqn-21"><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> at the wall, establishing the thermal gradient that drives heat transfer.</p></list-item>
<list-item>
<p><inline-formula id="ieqn-22"><mml:math id="mml-ieqn-22"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-23"><mml:math id="mml-ieqn-23"><mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are the Swift-Stieber or separation conditions applied at the unknown detachment point <inline-formula id="ieqn-24"><mml:math id="mml-ieqn-24"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. They state that the pressure must equal the ambient pressure (set to zero) and the pressure gradient must vanish at the flow separation point where the fluid film splits from the wall. These conditions are crucial for determining the location of the separation point and the final coating thickness.</p></list-item>
</list></p>
<sec id="s2_1">
<label>2.1</label>
<title>Rheological Modeling</title>
<p>The current study explores the rheological aspects characterized by the viscoelastic CRF model. The equations defining the CRF model are expressed as follows:
<disp-formula id="eqn-6"><label>(6)</label><mml:math id="mml-eqn-6" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C4;</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-7"><label>(7)</label><mml:math id="mml-eqn-7" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>we consider the most realistic situations <inline-formula id="ieqn-25"><mml:math id="mml-ieqn-25"><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x226B;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. Therefore, <inline-formula id="ieqn-26"><mml:math id="mml-ieqn-26"><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is regarded as zero; <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">Eq. (5)</xref> in its modified form may be articulated as:
<disp-formula id="eqn-8"><label>(8)</label><mml:math id="mml-eqn-8" display="block"><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C4;</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula></p>
<p>It is essential to emphasize that within the context of the CRF model, a flow behavior index value (<inline-formula id="ieqn-27"><mml:math id="mml-ieqn-27"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>) exceeding 1 is indicative of shear-thinning (pseudoplastic) behavior. Conversely, a value below 1 characterizes shear-thickening (dilatant) behavior. In two-dimensional non-isothermal, incompressible, steady laminar flow, the velocity profile can be articulated in the following form:
<disp-formula id="eqn-9"><label>(9)</label><mml:math id="mml-eqn-9" display="block"><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
</sec>
<sec id="s2_2">
<label>2.2</label>
<title>Non-Dimensional Form via LAT</title>
<p>On the basis of geometrical data from LAT, our simulations suggest that a significant dynamical event happens in the RC towards the nip. Moreover, LAT is used in those flow geometries in which one dimension is markedly smaller in magnitude relative to others. The surface of the roll is almost parallel to the <inline-formula id="ieqn-28"><mml:math id="mml-ieqn-28"><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003C;&#x003C;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi></mml:math></inline-formula> for a short distance in any direction from the nip (i.e., in any &#x00B1; direction). Hence, we can deduce that the flow is nearly parallel in the nip region. The basic assumption of the LAT can be applied. As, <inline-formula id="ieqn-29"><mml:math id="mml-ieqn-29"><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-30"><mml:math id="mml-ieqn-30"><mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>. We quickly conduct an order of magnitude analysis to determine the characteristic scale for the velocity, pressure, and temperature.</p>
<p>The following scales for variation in <inline-formula id="ieqn-31"><mml:math id="mml-ieqn-31"><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> can be identified as: <inline-formula id="ieqn-32"><mml:math id="mml-ieqn-32"><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x223C;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-33"><mml:math id="mml-ieqn-33"><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x223C;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-34"><mml:math id="mml-ieqn-34"><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x223C;</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi></mml:math></inline-formula>. After considering the mass conservation <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eq. (1)</xref> and the relations defined previously, we obtain <inline-formula id="ieqn-35"><mml:math id="mml-ieqn-35"><mml:mfrac><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>U</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x223C;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>L</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x003C;&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>. This relation shows that the length of the longitudinal characteristic, denoted by <inline-formula id="ieqn-36"><mml:math id="mml-ieqn-36"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>R</mml:mi><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt></mml:math></inline-formula> is larger than the transversal velocity <inline-formula id="ieqn-37"><mml:math id="mml-ieqn-37"><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> by order of magnitude. Considering the plausible claim that the rolls nip region experienced the most significant dynamical phenomena. The material flows along the <inline-formula id="ieqn-38"><mml:math id="mml-ieqn-38"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>-direction, and no velocity can be detected in the <inline-formula id="ieqn-39"><mml:math id="mml-ieqn-39"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula>-direction. The next step is to use the magnitude to generate the following set of non-dimensional attributes [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>]:
<disp-formula id="eqn-10"><label>(10)</label><mml:math id="mml-eqn-10" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>U</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msub><mml:mover><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msub><mml:mover><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>U</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mover><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>R</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Applying <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">Eq. (10)</xref> to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eqs. (1)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">(5)</xref> and yields the following equations in dimensionless form.
<disp-formula id="eqn-11"><label>(11)</label><mml:math id="mml-eqn-11" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-12"><label>(12)</label><mml:math id="mml-eqn-12" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">Pr</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-13"><label>(13)</label><mml:math id="mml-eqn-13" display="block"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-14"><label>(14)</label><mml:math id="mml-eqn-14" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-15"><label>(15)</label><mml:math id="mml-eqn-15" display="block"><mml:msub><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-16"><label>(16)</label><mml:math id="mml-eqn-16" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
</sec>
<sec id="s2_3">
<label>2.3</label>
<title>Validity Limits of the Derived Model</title>
<p>&#x201C;The present formulation is based on the lubrication approximation, valid when the film thickness is much smaller than the roll radius <inline-formula id="ieqn-40"><mml:math id="mml-ieqn-40"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>R</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the flow remains steady, laminar, and predominantly unidirectional. The perturbation expansion assumes a low Weissenberg number <inline-formula id="ieqn-41"><mml:math id="mml-ieqn-41"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x226A;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where elastic effects are weak, allowing truncation at first order. The temperature field is treated under the assumption of small to moderate thermal gradients and constant fluid properties, so that variations of viscosity and density with temperature are negligible. Additionally, inertial, surface tension, and free-surface deformation effects are ignored, which is justified for thin films at moderate roll speeds. Therefore, the derived model is valid for thin-film, weakly elastic, and moderately non-isothermal Carreau fluid flows. For higher <inline-formula id="ieqn-42"><mml:math id="mml-ieqn-42"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> or large temperature gradients, higher-order and non-linear coupling effects would need to be included&#x201D;.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<label>3</label>
<title>Methodology</title>
<p>To obtain practical results for the present analysis, firstly, the PDEs are turned into ODEs by applying certain similarity transformations [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>]. The governing equations were first solved analytically by applying the perturbation method, which provided approximate expressions for the flow variables. To validate these results, the problem was reformulated numerically using the finite difference method (FDM) along with Newton&#x2019;s iteration. The associated non-linear algebraic problem was later solved using Midrich BVP-DSolve in Maple to verify the consistency and stability of the derived solutions. Additionally, RSM was utilized to investigate the impact of key factors and to develop prediction models. A sensitivity study was carried out employing regression-based methodology to identify the most influential variables affecting the system performance. The combined application of perturbation theory, numerical methods, and statistical modeling not only enhances the accuracy of the results but also offers a comprehensive framework for examining the system behavior under different parametric conditions. This hybrid approach ensures both mathematical rigor and practical reliability, hence enhancing the overall credibility of the conclusions. The following flow diagram depicts the full study technique, detailing each stage from model formulation to performance evaluation.</p>
<sec id="s3_1">
<label>3.1</label>
<title>Asymptotic Solution via Perturbation Method</title>
<p>The perturbation technique is an analytical strategy for solving non-linear ordinary differential equations (ODEs). This approach is frequently employed by engineers to address various real-world difficulties. This is done to guarantee that at least one unknown is shown within a series of smaller factors. This research examines the influence of a very small Weissenberg number <inline-formula id="ieqn-43"><mml:math id="mml-ieqn-43"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on shear thickening or thinning, which is reliant upon its numerical values. when <inline-formula id="ieqn-44"><mml:math id="mml-ieqn-44"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, the fluid substance shows shear thickening behavior. Shear-thinning behavior is displayed by the fluid material when <inline-formula id="ieqn-45"><mml:math id="mml-ieqn-45"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Examining the rheological behaviour at low <inline-formula id="ieqn-46"><mml:math id="mml-ieqn-46"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> is crucial in coating applications, as the flow properties of shear-thickening or shear-thinning fluids significantly affect film uniformity and the efficiency of the coating process. Thus, <inline-formula id="ieqn-47"><mml:math id="mml-ieqn-47"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> serves as the small dimensionless parameter controlling the perturbation expansion in this study. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">Eqs. (11)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-14">(14)</xref> are challenging to solve in closed form as it is a non-linear differential equations. Consequently, the PM can be utilized to determine its analytical solution. Treating <inline-formula id="ieqn-48"><mml:math id="mml-ieqn-48"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x003C;&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> as the perturbation parameter, we apply the conventional perturbation procedure and express the variables through the following series expansions:
<disp-formula id="eqn-17"><label>(17)</label><mml:math id="mml-eqn-17" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">Eqs. (11)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-14">(14)</xref> are modified by inserting the relationships in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-17">Eq. (17)</xref> as given below
<disp-formula id="eqn-18"><label>(18)</label><mml:math id="mml-eqn-18" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-19"><label>(19)</label><mml:math id="mml-eqn-19" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>By collecting terms of identical orders in <inline-formula id="ieqn-49"><mml:math id="mml-ieqn-49"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula>, the following boundary value problems (BVPs) are obtained.</p>
<p><bold>A. Zero-order velocity problem</bold>
<disp-formula id="eqn-20"><label>(20)</label><mml:math id="mml-eqn-20" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-20">Eq. (20)</xref> is subject to the following BCs:
<disp-formula id="eqn-21"><label>(21)</label><mml:math id="mml-eqn-21" display="block"><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>In accordance with the BCs specified in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-21">Eq. (21)</xref>, the solution to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-20">Eq. (20)</xref> is as follows:
<disp-formula id="eqn-22"><label>(22)</label><mml:math id="mml-eqn-22" display="block"><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>In the above formulation, <inline-formula id="ieqn-50"><mml:math id="mml-ieqn-50"><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is treated as an implicit function of <inline-formula id="ieqn-51"><mml:math id="mml-ieqn-51"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> while remaining an explicitly defined function of <inline-formula id="ieqn-52"><mml:math id="mml-ieqn-52"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula>.
<disp-formula id="eqn-23"><label>(23)</label><mml:math id="mml-eqn-23" display="block"><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>The symbol <inline-formula id="ieqn-53"><mml:math id="mml-ieqn-53"><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is used to represent the baseline volumetric flow rate as established previously. By applying the principle of mass conservation, the pressure gradient in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-22">Eq. (22)</xref> can be determined, leading to the following expression.
<disp-formula id="eqn-24"><label>(24)</label><mml:math id="mml-eqn-24" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>12</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>Assuming <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-23">Eq. (23)</xref> <inline-formula id="ieqn-54"><mml:math id="mml-ieqn-54"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, the derivation of the zeroth-order pressure distribution proceeds as follows:
<disp-formula id="eqn-25"><label>(25)</label><mml:math id="mml-eqn-25" display="block"><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>18</mml:mn><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mn>3</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn></mml:msqrt><mml:mi>arctan</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>9</mml:mn><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mn>3</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn></mml:msqrt><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>9</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>30</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>12</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>By symmetry considerations, the velocity must reduce to zero at the point of separation <inline-formula id="ieqn-55"><mml:math id="mml-ieqn-55"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-56"><mml:math id="mml-ieqn-56"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Thus, it is simple to find that
<disp-formula id="eqn-26"><label>(26)</label><mml:math id="mml-eqn-26" display="block"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>96</mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>24</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>by substituting <inline-formula id="ieqn-57"><mml:math id="mml-ieqn-57"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-26">Eq. (26)</xref>, one can figure out that,
<disp-formula id="eqn-27"><label>(27)</label><mml:math id="mml-eqn-27" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>Substituting <inline-formula id="ieqn-58"><mml:math id="mml-ieqn-58"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> from the preceding relation into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-25">Eq. (25)</xref>, and imposing the condition <inline-formula id="ieqn-59"><mml:math id="mml-ieqn-59"><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> at <inline-formula id="ieqn-60"><mml:math id="mml-ieqn-60"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>, yields the following result. The thickness of coating <inline-formula id="ieqn-61"><mml:math id="mml-ieqn-61"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.6056</mml:mn></mml:math></inline-formula>, is determined by using the Newton-Raphson technique at the point of separation <inline-formula id="ieqn-62"><mml:math id="mml-ieqn-62"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.6544</mml:mn></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-63"><mml:math id="mml-ieqn-63"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.01</mml:mn></mml:math></inline-formula>. The solutions presented earlier correspond closely to those established by Middleman and Greener [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>] in the absence of the gravity force that is <inline-formula id="ieqn-64"><mml:math id="mml-ieqn-64"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><bold>B. First-order velocity problem</bold>
<disp-formula id="eqn-28"><label>(28)</label><mml:math id="mml-eqn-28" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>For <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-28">Eq. (28)</xref> is subject to the following BCs:
<disp-formula id="eqn-29"><label>(29)</label><mml:math id="mml-eqn-29" display="block"><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>The solution to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-28">Eq. (28)</xref> under the boundary conditions <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-29">(29)</xref> is as follows:
<disp-formula id="eqn-30"><label>(30)</label><mml:math id="mml-eqn-30" display="block"><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>16</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>4</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>12</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>y</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>12</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>12</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>12</mml:mn><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>12</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>y</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>12</mml:mn><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-31"><label>(31)</label><mml:math id="mml-eqn-31" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>40</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>18</mml:mn><mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>36</mml:mn><mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>18</mml:mn><mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>36</mml:mn><mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>128</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>432</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>432</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>128</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>432</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>432</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>160</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>336</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1536</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2592</mml:mn><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1728</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>336</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1536</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2592</mml:mn><mml:mi>h</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1728</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-30">Eq. (30)</xref>, <inline-formula id="ieqn-65"><mml:math id="mml-ieqn-65"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> are the zeroth-order and first-order pressure gradient, respectively. The <inline-formula id="ieqn-66"><mml:math id="mml-ieqn-66"><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is an implicit function of <inline-formula id="ieqn-67"><mml:math id="mml-ieqn-67"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> and an explicit function of <inline-formula id="ieqn-68"><mml:math id="mml-ieqn-68"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula>. From the application of mass conservation, the first-order pressure profile in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-30">Eq. (30)</xref> is obtained. Integrating <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-31">Eq. (31)</xref> with <inline-formula id="ieqn-69"><mml:math id="mml-ieqn-69"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> as a boundary condition as <inline-formula id="ieqn-70"><mml:math id="mml-ieqn-70"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:math></inline-formula> provides the pressure distribution <inline-formula id="ieqn-71"><mml:math id="mml-ieqn-71"><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the first order. The Swift-Stieber BCs for pressure at the transition point <inline-formula id="ieqn-72"><mml:math id="mml-ieqn-72"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> are utilized for calculating the value of <inline-formula id="ieqn-73"><mml:math id="mml-ieqn-73"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p>
<sec id="s3_1_1">
<label>3.1.1</label>
<title>Temperature Distribution</title>
<p>By simplifying and substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-14">Eq. (14)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-17">Eq. (17)</xref>, we get a zeroth- and first-order temperature distribution by equating the corresponding powers of <inline-formula id="ieqn-74"><mml:math id="mml-ieqn-74"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula>:
<disp-formula id="eqn-32"><label>(32)</label><mml:math id="mml-eqn-32" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-33"><label>(33)</label><mml:math id="mml-eqn-33" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p><bold>A. Zero-order temperature problem</bold></p>
<p>The zeroth-order temperature <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-32">Eq. (32)</xref>, has the dimensionless BCs:
<disp-formula id="eqn-34"><label>(34)</label><mml:math id="mml-eqn-34" display="block"><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Taking into consideration the BCs given in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-34">Eq. (34)</xref>, the solution to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-32">Eq. (32)</xref> is given below:
<disp-formula id="eqn-35"><label>(35)</label><mml:math id="mml-eqn-35" display="block"><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>192</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>12</mml:mn><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>24</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>32</mml:mn><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>16</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>192</mml:mn><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p><bold>B. First-order temperature problem</bold></p>
<p>The <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-33">Eq. (33)</xref> is the first-order temperature equation followed with the subsequent dimensionless BCs.
<disp-formula id="eqn-36"><label>(36)</label><mml:math id="mml-eqn-36" display="block"><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>The first-order solution employs a similar methodology to derive the equations for pressure profile, pressure gradient, and detachment locations, quite comparable to the zero-order case. Through the superposition of zero- and first-order solutions, the complete analytical expressions for velocity and temperature are established. The availability of pressure distributions, velocity profiles, and pressure gradients permits expedited determination of critical operating parameters, namely Nusselt number, power input, and the force of roll splitting.</p>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<label>4</label>
<title>Operating Factors</title>
<p>After establishing the pressure gradient, velocity profile, and pressure distributions, engineering parameters such as power input and separation force can be efficiently computed.</p>
<sec id="s4_1">
<label>4.1</label>
<title>The Force of Roll Separation (<italic>S</italic><italic><sub>f</sub></italic>)</title>
<p><disp-formula id="eqn-37"><label>(37)</label><mml:math id="mml-eqn-37" display="block"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></disp-formula></p>
</sec>
<sec id="s4_2">
<label>4.2</label>
<title>The Power Input <inline-formula id="ieqn-75"><mml:math id="mml-ieqn-75"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></title>
<p><disp-formula id="eqn-38"><label>(38)</label><mml:math id="mml-eqn-38" display="block"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></disp-formula></p>
</sec>
<sec id="s4_3">
<label>4.3</label>
<title>The Nusselt Number (<inline-formula id="ieqn-76"><mml:math id="mml-ieqn-76"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula>)</title>
<p><disp-formula id="eqn-39"><label>(39)</label><mml:math id="mml-eqn-39" display="block"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula></p>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<label>5</label>
<title>Optimization Section</title>
<p>The present investigation requires thirteen runs and twelve degrees of freedom, together with three separate parameter levels, for the use of RSM. The independent variables employed in this study include <inline-formula id="ieqn-77"><mml:math id="mml-ieqn-77"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-78"><mml:math id="mml-ieqn-78"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-79"><mml:math id="mml-ieqn-79"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. The variables and their corresponding levels are presented in <xref ref-type="table" rid="table-1">Table 1</xref>. The table presents the low (&#x2212;1), center (0), and high (1) values of several factors.</p>
<table-wrap id="table-1">
<label>Table 1</label>
<caption>
<title>Experimental parameters and their respective levels</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col align="center" width="25mm"/>
<col align="center" width="30mm"/>
<col align="center" width="20mm"/>
<col align="center" width="20mm"/>
<col align="center" width="25mm"/> </colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Coded factors</th>
<th>Original variables</th>
<th>Higher (&#x002B;1)</th>
<th>Lower (&#x2212;1)</th>
<th>Intermediate (0)</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-80"><mml:math id="mml-ieqn-80"><mml:mi>A</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-81"><mml:math id="mml-ieqn-81"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-82"><mml:math id="mml-ieqn-82"><mml:mn>9.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-83"><mml:math id="mml-ieqn-83"><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-84"><mml:math id="mml-ieqn-84"><mml:mn>5.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-85"><mml:math id="mml-ieqn-85"><mml:mi>B</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-86"><mml:math id="mml-ieqn-86"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-87"><mml:math id="mml-ieqn-87"><mml:mn>9.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-88"><mml:math id="mml-ieqn-88"><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-89"><mml:math id="mml-ieqn-89"><mml:mn>5.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p><bold><italic>Response Surface Method (RSM)</italic></bold></p>
<p>RSM is an optimization method utilized to identify the combination of input parameters that minimizes or maximizes the target function (see <xref ref-type="fig" rid="fig-45">Flowchart 1</xref>) [<xref ref-type="bibr" rid="ref-29">29</xref>]. The RSM findings provide a practical framework for enhancing roll-coating processes. RSM formulates regression-based models for coating thickness, power input, and separation force to determine the ideal combination of process parameters, including the Weissenberg number and body-force term, that ensures uniform coating while reducing energy consumption. The response surfaces and contour plots illustrate the trade-offs between coating quality and power requirements, allowing process engineers to choose operating conditions that preserve the desired film thickness and stability while minimizing mechanical wear and energy use.</p>
<fig id="fig-45">
<label>Flowchart 1</label>
<caption>
<title>Flow chart describing RSM</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-45.tif"/>
</fig>
<p>A central composite design (CCD) that is face-centered is the subject of this study. The CCD approach illustrates the correlation between many predictor factors and one or more responder variables. The inquiry includes two input factors, <inline-formula id="ieqn-90"><mml:math id="mml-ieqn-90"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <italic>F</italic>, and three response variables, <inline-formula id="ieqn-91"><mml:math id="mml-ieqn-91"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-92"><mml:math id="mml-ieqn-92"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-93"><mml:math id="mml-ieqn-93"><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. For determining the model&#x2019;s suitable response, the use of a central composite face (CCF) incorporates quadratic, interaction, and linear components. <xref ref-type="table" rid="table-2">Table 2</xref> presents the experimental design and its corresponding responses, whereas the comprehensive quadratic model has linear, squared, intercept, and interaction.<disp-formula id="eqn-40"><label>(40)</label><mml:math id="mml-eqn-40" display="block"><mml:mi mathvariant="normal">&#x211C;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where the variables used for regression analysis are denoted as <inline-formula id="ieqn-94"><mml:math id="mml-ieqn-94"><mml:msub><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, while physical factors are indicated by <italic>A</italic> and <italic>B</italic>, <italic>E</italic> signifies the residual error, and the <inline-formula id="ieqn-95"><mml:math id="mml-ieqn-95"><mml:mi mathvariant="normal">&#x211C;</mml:mi></mml:math></inline-formula>-response variables are referred to as objective functions.</p>
<table-wrap id="table-2">
<label>Table 2</label>
<caption>
<title>Experimental design and outcomes</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col align="center" width="5mm"/>
<col align="center" width="10mm"/>
<col align="center" width="20mm"/>
<col align="center" width="20mm"/>
<col align="center" width="20mm"/>
<col align="center" width="25mm"/>
<col align="center" width="20mm"/>
<col align="center" width="20mm"/> </colgroup>
<thead>
<tr>
<th rowspan="2">Std.</th>
<th rowspan="2">Run</th>
<th rowspan="2">Space type</th>
<th>Factor 1</th>
<th>Factor 2</th>
<th>Response 1</th>
<th>Response 2</th>
<th>Response 3</th>
</tr>
<tr>
<th><inline-formula id="ieqn-96"><mml:math id="mml-ieqn-96"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mo>&#x003A;</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-97"><mml:math id="mml-ieqn-97"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mo>&#x003A;</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-98"><mml:math id="mml-ieqn-98"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-99"><mml:math id="mml-ieqn-99"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-100"><mml:math id="mml-ieqn-100"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>7</td>
<td>1</td>
<td>Axial</td>
<td><inline-formula id="ieqn-101"><mml:math id="mml-ieqn-101"><mml:mn>5.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-102"><mml:math id="mml-ieqn-102"><mml:mn>9.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-103"><mml:math id="mml-ieqn-103"><mml:mn>5.958</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.2205</td>
<td>1.5076</td>
</tr>
<tr>
<td>1</td>
<td>2</td>
<td>Center</td>
<td><inline-formula id="ieqn-104"><mml:math id="mml-ieqn-104"><mml:mn>5.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-105"><mml:math id="mml-ieqn-105"><mml:mn>5.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-106"><mml:math id="mml-ieqn-106"><mml:mn>5.879</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.1810</td>
<td>1.5088</td>
</tr>
<tr>
<td>5</td>
<td>3</td>
<td>Axial</td>
<td><inline-formula id="ieqn-107"><mml:math id="mml-ieqn-107"><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-108"><mml:math id="mml-ieqn-108"><mml:mn>5.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-109"><mml:math id="mml-ieqn-109"><mml:mn>6.226</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.0907</td>
<td>1.028</td>
</tr>
<tr>
<td>2</td>
<td>4</td>
<td>Center</td>
<td><inline-formula id="ieqn-110"><mml:math id="mml-ieqn-110"><mml:mn>5.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-111"><mml:math id="mml-ieqn-111"><mml:mn>5.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-112"><mml:math id="mml-ieqn-112"><mml:mn>5.879</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.1810</td>
<td>1.5088</td>
</tr>
<tr>
<td>11</td>
<td>5</td>
<td>Axial</td>
<td><inline-formula id="ieqn-113"><mml:math id="mml-ieqn-113"><mml:mn>5.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-114"><mml:math id="mml-ieqn-114"><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-115"><mml:math id="mml-ieqn-115"><mml:mn>5.800</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.1391</td>
<td>1.5119</td>
</tr>
<tr>
<td>9</td>
<td>6</td>
<td>Center</td>
<td><inline-formula id="ieqn-116"><mml:math id="mml-ieqn-116"><mml:mn>5.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-117"><mml:math id="mml-ieqn-117"><mml:mn>5.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-118"><mml:math id="mml-ieqn-118"><mml:mn>5.879</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.1810</td>
<td>1.5088</td>
</tr>
<tr>
<td>10</td>
<td>7</td>
<td>Factorial</td>
<td><inline-formula id="ieqn-119"><mml:math id="mml-ieqn-119"><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-120"><mml:math id="mml-ieqn-120"><mml:mn>9.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-121"><mml:math id="mml-ieqn-121"><mml:mn>6.362</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.1588</td>
<td><inline-formula id="ieqn-122"><mml:math id="mml-ieqn-122"><mml:mn>9.160</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>12</td>
<td>8</td>
<td>Axial</td>
<td><inline-formula id="ieqn-123"><mml:math id="mml-ieqn-123"><mml:mn>9.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-124"><mml:math id="mml-ieqn-124"><mml:mn>5.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-125"><mml:math id="mml-ieqn-125"><mml:mn>5.559</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.2127</td>
<td>1.9028</td>
</tr>
<tr>
<td>3</td>
<td>9</td>
<td>Center</td>
<td><inline-formula id="ieqn-126"><mml:math id="mml-ieqn-126"><mml:mn>5.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-127"><mml:math id="mml-ieqn-127"><mml:mn>5.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-128"><mml:math id="mml-ieqn-128"><mml:mn>5.879</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.1810</td>
<td>1.5088</td>
</tr>
<tr>
<td>13</td>
<td>10</td>
<td>Factorial</td>
<td><inline-formula id="ieqn-129"><mml:math id="mml-ieqn-129"><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-130"><mml:math id="mml-ieqn-130"><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-131"><mml:math id="mml-ieqn-131"><mml:mn>6.090</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.0471</td>
<td>1.1308</td>
</tr>
<tr>
<td>6</td>
<td>11</td>
<td>Center</td>
<td><inline-formula id="ieqn-132"><mml:math id="mml-ieqn-132"><mml:mn>5.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-133"><mml:math id="mml-ieqn-133"><mml:mn>5.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-134"><mml:math id="mml-ieqn-134"><mml:mn>5.879</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.1810</td>
<td>1.5088</td>
</tr>
<tr>
<td>4</td>
<td>12</td>
<td>Factorial</td>
<td><inline-formula id="ieqn-135"><mml:math id="mml-ieqn-135"><mml:mn>9.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-136"><mml:math id="mml-ieqn-136"><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-137"><mml:math id="mml-ieqn-137"><mml:mn>5.513</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.2016</td>
<td>1.8189</td>
</tr>
<tr>
<td>8</td>
<td>13</td>
<td>Factorial</td>
<td><inline-formula id="ieqn-138"><mml:math id="mml-ieqn-138"><mml:mn>9.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-139"><mml:math id="mml-ieqn-139"><mml:mn>9.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-140"><mml:math id="mml-ieqn-140"><mml:mn>5.604</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.2308</td>
<td>1.9900</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p><bold>A. Analysis of variance (ANOVA)</bold></p>
<p>To find out a significant difference in the means of three or more groups, statisticians utilize a process called analysis of variance (ANOVA). We computed and compared <inline-formula id="ieqn-141"><mml:math id="mml-ieqn-141"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula>-ratios and <italic>p</italic>-values. The following part provides a concise overview of the calculating methods mentioned by Montgomery [<xref ref-type="bibr" rid="ref-33">33</xref>]. By controlling for variability, this strategy assists researchers in understanding the effects of one or more factors. Total sum of squares (<inline-formula id="ieqn-142"><mml:math id="mml-ieqn-142"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>), treatment sum of squares (<inline-formula id="ieqn-143"><mml:math id="mml-ieqn-143"><mml:mi>S</mml:mi><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>), and error sum of squares (<inline-formula id="ieqn-144"><mml:math id="mml-ieqn-144"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:math></inline-formula>) can be calculated respectively as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-41"><label>(41)</label><mml:math id="mml-eqn-41" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mover><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>S</mml:mi><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mover><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-145"><mml:math id="mml-ieqn-145"><mml:mi>K</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the number of groups, <inline-formula id="ieqn-146"><mml:math id="mml-ieqn-146"><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the number of observations in group <inline-formula id="ieqn-147"><mml:math id="mml-ieqn-147"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-148"><mml:math id="mml-ieqn-148"><mml:mover><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is the overall mean, and <inline-formula id="ieqn-149"><mml:math id="mml-ieqn-149"><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the <inline-formula id="ieqn-150"><mml:math id="mml-ieqn-150"><mml:msup><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>th</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> observation obtained under the <inline-formula id="ieqn-151"><mml:math id="mml-ieqn-151"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula> in this context. The following equations can be used to compute the mean square (<inline-formula id="ieqn-152"><mml:math id="mml-ieqn-152"><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula>), <inline-formula id="ieqn-153"><mml:math id="mml-ieqn-153"><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and <italic>p</italic>-value:
<disp-formula id="eqn-42"><label>(42)</label><mml:math id="mml-eqn-42" display="block"><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>value</mml:mtext></mml:mrow><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>calculated</mml:mtext></mml:mrow><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where, <inline-formula id="ieqn-154"><mml:math id="mml-ieqn-154"><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the degree of freedom, if <inline-formula id="ieqn-155"><mml:math id="mml-ieqn-155"><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> at <inline-formula id="ieqn-156"><mml:math id="mml-ieqn-156"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.05</mml:mn></mml:math></inline-formula> is the level of significance then the corresponding effect is considered statistically significant. An alternate method is <italic>p</italic>-value. We retained the terms with <italic>p</italic>-value less than 0.05 because we believed they were significant. To ensure the model was adequate, residual analysis was performed. The experimental design consists of thirteen runs and incorporates twelve degrees of freedom (<inline-formula id="ieqn-157"><mml:math id="mml-ieqn-157"><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>). The outcomes for the variables are documented according to the coded values (refer to <xref ref-type="table" rid="table-2">Table 2</xref><italic>)</italic>. The model&#x2019;s accuracy is evaluated via an analysis of variance.</p>

<p>The results presented employ adjusted <inline-formula id="ieqn-158"><mml:math id="mml-ieqn-158"><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-159"><mml:math id="mml-ieqn-159"><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-160"><mml:math id="mml-ieqn-160"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <italic>p</italic>-value, and <italic>F</italic>-value as statistical estimators for the analysis. The <italic>F</italic>-value serves as a quantifiable metric for assessing variation in data concerning the mean. The ANOVA analysis indicates that the input data exhibit higher precision when <italic>F</italic>-values exceed one.</p>
<p>ANOVA evaluated the model&#x2019;s adequacy and variable significance via the <italic>F</italic>-statistic and <italic>p</italic>-values. The exceptional model <italic>F</italic>-value (5487.26) and <italic>p</italic>-values below 0.1000 (<xref ref-type="table" rid="table-3">Table 3</xref>) confirm the model&#x2019;s high significance and the statistical relevance of its terms. The ANOVA results, confirming the statistical significance of the selected independent variables (<inline-formula id="ieqn-161"><mml:math id="mml-ieqn-161"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-162"><mml:math id="mml-ieqn-162"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-163"><mml:math id="mml-ieqn-163"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula>), are summarized in <xref ref-type="table" rid="table-4">Tables 4</xref> and <xref ref-type="table" rid="table-5">5</xref>. A higher <italic>F</italic>-value corresponds to a more influential effect. A <italic>p</italic>-value less than 0.05 indicates statistical significance, whereas a <italic>p</italic>-value greater than this value suggests that the model terms are not significant.</p>
<table-wrap id="table-3">
<label>Table 3</label>
<caption>
<title>ANOVA for <inline-formula id="ieqn-164"><mml:math id="mml-ieqn-164"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col align="center" width="20mm"/>
<col align="center" width="25mm"/>
<col align="center" width="10mm"/>
<col align="center" width="20mm"/>
<col align="center" width="20mm"/>
<col align="center" width="20mm"/>
<col align="center" width="25mm"/> </colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Source</th>
<th><inline-formula id="ieqn-165"><mml:math id="mml-ieqn-165"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-166"><mml:math id="mml-ieqn-166"><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-167"><mml:math id="mml-ieqn-167"><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula></th>
<th><italic>F</italic>-value</th>
<th><italic>p</italic>-value</th>
<th></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>Model</td>
<td><inline-formula id="ieqn-168"><mml:math id="mml-ieqn-168"><mml:mn>7.200</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>5</td>
<td><inline-formula id="ieqn-169"><mml:math id="mml-ieqn-169"><mml:mn>1.400</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-170"><mml:math id="mml-ieqn-170"><mml:mn>5.487</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-171"><mml:math id="mml-ieqn-171"><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>Significant</td>
</tr>
<tr>
<td><italic>A-F</italic></td>
<td><inline-formula id="ieqn-172"><mml:math id="mml-ieqn-172"><mml:mn>5.000</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1</td>
<td><inline-formula id="ieqn-173"><mml:math id="mml-ieqn-173"><mml:mn>5.000</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-174"><mml:math id="mml-ieqn-174"><mml:mn>1.719</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-175"><mml:math id="mml-ieqn-175"><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2013;</td>
</tr>
<tr>
<td><italic>B-We</italic></td>
<td><inline-formula id="ieqn-176"><mml:math id="mml-ieqn-176"><mml:mn>6.700</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1</td>
<td><inline-formula id="ieqn-177"><mml:math id="mml-ieqn-177"><mml:mn>6.700</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-178"><mml:math id="mml-ieqn-178"><mml:mn>2.538</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-179"><mml:math id="mml-ieqn-179"><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2013;</td>
</tr>
<tr>
<td><italic>AB</italic></td>
<td><inline-formula id="ieqn-180"><mml:math id="mml-ieqn-180"><mml:mn>1.000</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1</td>
<td><inline-formula id="ieqn-181"><mml:math id="mml-ieqn-181"><mml:mn>1.000</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-182"><mml:math id="mml-ieqn-182"><mml:mn>3.112</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-183"><mml:math id="mml-ieqn-183"><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2013;</td>
</tr>
<tr>
<td><italic>A</italic><sup>2</sup></td>
<td><inline-formula id="ieqn-184"><mml:math id="mml-ieqn-184"><mml:mn>4.023</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1</td>
<td><inline-formula id="ieqn-185"><mml:math id="mml-ieqn-185"><mml:mn>4.023</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-186"><mml:math id="mml-ieqn-186"><mml:mn>1.5</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-187"><mml:math id="mml-ieqn-187"><mml:mn>9.699</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2013;</td>
</tr>
<tr>
<td><italic>B</italic><sup>2</sup></td>
<td><inline-formula id="ieqn-188"><mml:math id="mml-ieqn-188"><mml:mn>4.944</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1</td>
<td><inline-formula id="ieqn-189"><mml:math id="mml-ieqn-189"><mml:mn>4.944</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-190"><mml:math id="mml-ieqn-190"><mml:mn>18.79</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-191"><mml:math id="mml-ieqn-191"><mml:mn>3.4</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2013;</td>
</tr>
<tr>
<td>Residual</td>
<td><inline-formula id="ieqn-192"><mml:math id="mml-ieqn-192"><mml:mn>1.842</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>7</td>
<td><inline-formula id="ieqn-193"><mml:math id="mml-ieqn-193"><mml:mn>2.632</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2013;</td>
<td></td>
<td>&#x2013;</td>
</tr>
<tr>
<td>Lack of Fit</td>
<td><inline-formula id="ieqn-194"><mml:math id="mml-ieqn-194"><mml:mn>1.842</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>3</td>
<td><inline-formula id="ieqn-195"><mml:math id="mml-ieqn-195"><mml:mn>6.140</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>undefined</td>
<td>&#x2013;</td>
<td>Not significant</td>
</tr>
<tr>
<td>Pure Error</td>
<td><inline-formula id="ieqn-196"><mml:math id="mml-ieqn-196"><mml:mn>0.0000</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
<td>4</td>
<td><inline-formula id="ieqn-197"><mml:math id="mml-ieqn-197"><mml:mn>0.0000</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2013;</td>
<td>&#x2013;</td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>Cor total</td>
<td><inline-formula id="ieqn-198"><mml:math id="mml-ieqn-198"><mml:mn>7.200</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>12</td>
<td>&#x2013;</td>
<td>&#x2013;</td>
<td>&#x2013;</td>
<td>&#x2013;</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap><table-wrap id="table-4">
<label>Table 4</label>
<caption>
<title>ANOVA for <inline-formula id="ieqn-199"><mml:math id="mml-ieqn-199"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col align="center" width="20mm"/>
<col align="center" width="25mm"/>
<col align="center" width="10mm"/>
<col align="center" width="20mm"/>
<col align="center" width="20mm"/>
<col align="center" width="20mm"/>
<col align="center" width="25mm"/> </colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Source</th>
<th><inline-formula id="ieqn-200"><mml:math id="mml-ieqn-200"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-201"><mml:math id="mml-ieqn-201"><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-202"><mml:math id="mml-ieqn-202"><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula></th>
<th><italic>F</italic>-value</th>
<th><italic>p</italic>-value</th>
<th></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>Model</td>
<td><inline-formula id="ieqn-203"><mml:math id="mml-ieqn-203"><mml:mn>3.200</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>5</td>
<td><inline-formula id="ieqn-204"><mml:math id="mml-ieqn-204"><mml:mn>6.400</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-205"><mml:math id="mml-ieqn-205"><mml:mn>3.666</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-206"><mml:math id="mml-ieqn-206"><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>Significant</td>
</tr>
<tr>
<td><italic>A-F</italic></td>
<td><inline-formula id="ieqn-207"><mml:math id="mml-ieqn-207"><mml:mn>8.200</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1</td>
<td><inline-formula id="ieqn-208"><mml:math id="mml-ieqn-208"><mml:mn>8.200</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-209"><mml:math id="mml-ieqn-209"><mml:mn>4.715</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-210"><mml:math id="mml-ieqn-210"><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2013;</td>
</tr>
<tr>
<td><italic>B-We</italic></td>
<td><inline-formula id="ieqn-211"><mml:math id="mml-ieqn-211"><mml:mn>2.020</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1</td>
<td><inline-formula id="ieqn-212"><mml:math id="mml-ieqn-212"><mml:mn>2.020</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-213"><mml:math id="mml-ieqn-213"><mml:mn>1.159</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-214"><mml:math id="mml-ieqn-214"><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2013;</td>
</tr>
<tr>
<td><italic>AB</italic></td>
<td><inline-formula id="ieqn-215"><mml:math id="mml-ieqn-215"><mml:mn>1.700</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1</td>
<td><inline-formula id="ieqn-216"><mml:math id="mml-ieqn-216"><mml:mn>1.700</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-217"><mml:math id="mml-ieqn-217"><mml:mn>9.740</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-218"><mml:math id="mml-ieqn-218"><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2013;</td>
</tr>
<tr>
<td><italic>A</italic><sup>2</sup></td>
<td><inline-formula id="ieqn-219"><mml:math id="mml-ieqn-219"><mml:mn>0.0000</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
<td>1</td>
<td><inline-formula id="ieqn-220"><mml:math id="mml-ieqn-220"><mml:mn>0.0000</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.60</td>
<td><inline-formula id="ieqn-221"><mml:math id="mml-ieqn-221"><mml:mn>2.464</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2013;</td>
</tr>
<tr>
<td><italic>B</italic><sup>2</sup></td>
<td><inline-formula id="ieqn-222"><mml:math id="mml-ieqn-222"><mml:mn>1.700</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1</td>
<td><inline-formula id="ieqn-223"><mml:math id="mml-ieqn-223"><mml:mn>1.700</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-224"><mml:math id="mml-ieqn-224"><mml:mn>9.817</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-225"><mml:math id="mml-ieqn-225"><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2013;</td>
</tr>
<tr>
<td>Residual</td>
<td><inline-formula id="ieqn-226"><mml:math id="mml-ieqn-226"><mml:mn>1.000</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>7</td>
<td><inline-formula id="ieqn-227"><mml:math id="mml-ieqn-227"><mml:mn>0.0000</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
<td></td>
<td></td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>Lack of fit</td>
<td><inline-formula id="ieqn-228"><mml:math id="mml-ieqn-228"><mml:mn>1.000</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>3</td>
<td><inline-formula id="ieqn-229"><mml:math id="mml-ieqn-229"><mml:mn>0.0000</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
<td>Undefined</td>
<td></td>
<td>Not significant</td>
</tr>
<tr>
<td>Pure error</td>
<td><inline-formula id="ieqn-230"><mml:math id="mml-ieqn-230"><mml:mn>0.0000</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
<td>4</td>
<td><inline-formula id="ieqn-231"><mml:math id="mml-ieqn-231"><mml:mn>0.0000</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
<td></td>
<td></td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>Cor total</td>
<td><inline-formula id="ieqn-232"><mml:math id="mml-ieqn-232"><mml:mn>3.210</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>12</td>
<td></td>
<td></td>
<td></td>
<td></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap><table-wrap id="table-5">
<label>Table 5</label>
<caption>
<title>ANOVA for <inline-formula id="ieqn-233"><mml:math id="mml-ieqn-233"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col align="center" width="20mm"/>
<col align="center" width="25mm"/>
<col align="center" width="10mm"/>
<col align="center" width="20mm"/>
<col align="center" width="20mm"/>
<col align="center" width="20mm"/>
<col align="center" width="25mm"/> </colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Source</th>
<th><inline-formula id="ieqn-234"><mml:math id="mml-ieqn-234"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-235"><mml:math id="mml-ieqn-235"><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-236"><mml:math id="mml-ieqn-236"><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula></th>
<th><italic>F</italic>-value</th>
<th><italic>p</italic>-value</th>
<th></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>Model</td>
<td>1.20</td>
<td>5</td>
<td><inline-formula id="ieqn-237"><mml:math id="mml-ieqn-237"><mml:mn>2.406</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-238"><mml:math id="mml-ieqn-238"><mml:mn>1.429</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-239"><mml:math id="mml-ieqn-239"><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>Significant</td>
</tr>
<tr>
<td><italic>A-F</italic></td>
<td><inline-formula id="ieqn-240"><mml:math id="mml-ieqn-240"><mml:mn>4.000</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1</td>
<td><inline-formula id="ieqn-241"><mml:math id="mml-ieqn-241"><mml:mn>4.000</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-242"><mml:math id="mml-ieqn-242"><mml:mn>2.245</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-243"><mml:math id="mml-ieqn-243"><mml:mn>2.1</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2013;</td>
</tr>
<tr>
<td><italic>B-We</italic></td>
<td>1.16</td>
<td>1</td>
<td>1.16</td>
<td><inline-formula id="ieqn-244"><mml:math id="mml-ieqn-244"><mml:mn>6.775</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-245"><mml:math id="mml-ieqn-245"><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2013;</td>
</tr>
<tr>
<td><italic>AB</italic></td>
<td><inline-formula id="ieqn-246"><mml:math id="mml-ieqn-246"><mml:mn>3.720</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1</td>
<td><inline-formula id="ieqn-247"><mml:math id="mml-ieqn-247"><mml:mn>3.720</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-248"><mml:math id="mml-ieqn-248"><mml:mn>2.176</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-249"><mml:math id="mml-ieqn-249"><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2013;</td>
</tr>
<tr>
<td><italic>A</italic><sup>2</sup></td>
<td><inline-formula id="ieqn-250"><mml:math id="mml-ieqn-250"><mml:mn>1.345</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1</td>
<td><inline-formula id="ieqn-251"><mml:math id="mml-ieqn-251"><mml:mn>1.345</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-252"><mml:math id="mml-ieqn-252"><mml:mn>7.9</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-253"><mml:math id="mml-ieqn-253"><mml:mn>9.318</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2013;</td>
</tr>
<tr>
<td><italic>B</italic><sup>2</sup></td>
<td><inline-formula id="ieqn-254"><mml:math id="mml-ieqn-254"><mml:mn>5.500</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1</td>
<td><inline-formula id="ieqn-255"><mml:math id="mml-ieqn-255"><mml:mn>5.500</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-256"><mml:math id="mml-ieqn-256"><mml:mn>3.207</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-257"><mml:math id="mml-ieqn-257"><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2013;</td>
</tr>
<tr>
<td>Residual</td>
<td><inline-formula id="ieqn-258"><mml:math id="mml-ieqn-258"><mml:mn>1.000</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>7</td>
<td><inline-formula id="ieqn-259"><mml:math id="mml-ieqn-259"><mml:mn>1.429</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td></td>
<td></td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>Lack of fit</td>
<td><inline-formula id="ieqn-260"><mml:math id="mml-ieqn-260"><mml:mn>1.000</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>3</td>
<td><inline-formula id="ieqn-261"><mml:math id="mml-ieqn-261"><mml:mn>3.333</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>Undefined</td>
<td></td>
<td>Not significant</td>
</tr>
<tr>
<td>Pure error</td>
<td><inline-formula id="ieqn-262"><mml:math id="mml-ieqn-262"><mml:mn>0.0000</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
<td>4</td>
<td><inline-formula id="ieqn-263"><mml:math id="mml-ieqn-263"><mml:mn>0.0000</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
<td></td>
<td></td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>Cor total</td>
<td>1.20</td>
<td>12</td>
<td></td>
<td></td>
<td></td>
<td></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>A larger coefficient of determination (<inline-formula id="ieqn-264"><mml:math id="mml-ieqn-264"><mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>-value) signifies a better fit of the regression model to the observed data. A control variable in this model was the <inline-formula id="ieqn-265"><mml:math id="mml-ieqn-265"><mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. Referring to <xref ref-type="table" rid="table-6">Table 6</xref> the model reports higher <inline-formula id="ieqn-266"><mml:math id="mml-ieqn-266"><mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> values of 99.97% for <inline-formula id="ieqn-267"><mml:math id="mml-ieqn-267"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, 99.62% for <inline-formula id="ieqn-268"><mml:math id="mml-ieqn-268"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="thinmathspace" /></mml:math></inline-formula> and 99.99% for <inline-formula id="ieqn-269"><mml:math id="mml-ieqn-269"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> which suggests that the regression model provide an excellent relationship between the independent variables and the dependent parameters.</p>
<table-wrap id="table-6">
<label>Table 6</label>
<caption>
<title>Summary of the model</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col align="center" width="32mm"/>
<col align="center" width="17mm"/>
<col align="center" width="12mm"/>
<col align="center" width="15mm"/>
<col align="center" width="25mm"/> </colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Dependent variable</th>
<th><italic>SD</italic></th>
<th><inline-formula id="ieqn-276"><mml:math id="mml-ieqn-276"><mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-277"><mml:math id="mml-ieqn-277"><mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> (adj)</th>
<th><inline-formula id="ieqn-278"><mml:math id="mml-ieqn-278"><mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> (predicted)</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-279"><mml:math id="mml-ieqn-279"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-280"><mml:math id="mml-ieqn-280"><mml:mn>5.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>99.97%</td>
<td>99.96%</td>
<td>99.74%</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-281"><mml:math id="mml-ieqn-281"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-282"><mml:math id="mml-ieqn-282"><mml:mn>4.1</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>99.99%</td>
<td>99.98%</td>
<td>99.90%</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-283"><mml:math id="mml-ieqn-283"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="thinmathspace" /></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-284"><mml:math id="mml-ieqn-284"><mml:mn>4.1</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>99.62%</td>
<td>99.35%</td>
<td>96.72%</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>In this study, the value of <inline-formula id="ieqn-270"><mml:math id="mml-ieqn-270"><mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> adjusted (adj) for <inline-formula id="ieqn-271"><mml:math id="mml-ieqn-271"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is 99.96% <inline-formula id="ieqn-272"><mml:math id="mml-ieqn-272"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="thinmathspace" /></mml:math></inline-formula> is 99.35% and for <inline-formula id="ieqn-273"><mml:math id="mml-ieqn-273"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> was 99.98% found. There is a strong connection between the anticipated and observed values, as denoted by the values of <inline-formula id="ieqn-274"><mml:math id="mml-ieqn-274"><mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> (adj.), <inline-formula id="ieqn-275"><mml:math id="mml-ieqn-275"><mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> being near to 100%. This means that the regression model works well.</p>
<p><bold>B. Regression analysis and model accuracy</bold></p>
<p>Multiple linear regression models that are applicable to the selected range of values are used to estimate <inline-formula id="ieqn-285"><mml:math id="mml-ieqn-285"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-286"><mml:math id="mml-ieqn-286"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-287"><mml:math id="mml-ieqn-287"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="thinmathspace" /></mml:math></inline-formula> in this subsection. A total of nine sets of values were selected from the available list of <inline-formula id="ieqn-288"><mml:math id="mml-ieqn-288"><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>0.01</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0.09</mml:mn><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-289"><mml:math id="mml-ieqn-289"><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0.9</mml:mn><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <italic>F</italic> and <inline-formula id="ieqn-290"><mml:math id="mml-ieqn-290"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula>, respectively. The ultimate accuracy of the regression model is ascertained by the ANOVA tables, with the formulae for parameters <inline-formula id="ieqn-291"><mml:math id="mml-ieqn-291"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-292"><mml:math id="mml-ieqn-292"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> specified as follows:
<disp-formula id="eqn-43"><label>(43)</label><mml:math id="mml-eqn-43" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.613759</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.03592</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.7764</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.00008</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>A*A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.836</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>B*B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.2828</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>A*B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-44"><label>(44)</label><mml:math id="mml-eqn-44" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.99464</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.1372</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3.654</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.0199</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>A*A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>15.57</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>B*B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.289</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>A*B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-45"><label>(45)</label><mml:math id="mml-eqn-45" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.05054</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.3201</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>10.758</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.0014</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>A*A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>27.86</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>B*B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>6.030</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>A*B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Residual analysis is essential for validating regression model accuracy by diagnosing violations of key statistical assumptions. The Goodness of Fit plot evaluates predictive alignment, while the Normal Probability Plot tests residual normality. Collectively, these graphs identify model inadequacies, refine structure, and ensure robust statistical inferences. Their interpretation is critical for optimizing performance and justifying the real-world applicability of the regression framework.</p>
<p>The residual plots may provide additional evidence of the model&#x2019;s accuracy. <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3a</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-3">c</xref> illustrates a major connection between the observed and fitted values as shown in the residuals vs. fitted values graphs. The highest variances are seen to be as little as 0.0005, 0.2, and 0.004, respectively, for <inline-formula id="ieqn-293"><mml:math id="mml-ieqn-293"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-294"><mml:math id="mml-ieqn-294"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and, <inline-formula id="ieqn-295"><mml:math id="mml-ieqn-295"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. Therefore, the RSM model is both accurate and significant. A two-dimensional visual aid in <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3a</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-3">c</xref> the normal probability plots indicate that all points align closely with the straight line, exhibiting little variation, the results demonstrate that the data is normally distributed, which illustrates the link between two independent variables and two outcome variables is called a model contour plot. <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4a</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-4">f</xref> depicts the response surface and model contour plot, which show how several independent factors, like <inline-formula id="ieqn-296"><mml:math id="mml-ieqn-296"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-297"><mml:math id="mml-ieqn-297"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> in our example, affect the <inline-formula id="ieqn-298"><mml:math id="mml-ieqn-298"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-299"><mml:math id="mml-ieqn-299"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> Contour plots, together with their corresponding three-dimensional surface representations, illustrate the variation of a function or dataset across the parameter space.</p>
<fig id="fig-3">
<label>Figure 3</label>
<caption>
<title>(<bold>a</bold>). Residual plots for <inline-formula id="ieqn-300"><mml:math id="mml-ieqn-300"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. (<bold>b</bold>). Residual plots for <inline-formula id="ieqn-301"><mml:math id="mml-ieqn-301"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. (<bold>c</bold>). Residual plots for <inline-formula id="ieqn-302"><mml:math id="mml-ieqn-302"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-3a.tif"/>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-3b.tif"/>
</fig>
<fig id="fig-4">
<label>Figure 4</label>
<caption>
<title>(<bold>a&#x2013;f</bold>). Plots in two and three-dimensions showing the impact of surface response on <inline-formula id="ieqn-303"><mml:math id="mml-ieqn-303"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> (<bold>a</bold>,<bold>b</bold>), <inline-formula id="ieqn-304"><mml:math id="mml-ieqn-304"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula> (<bold>c</bold>,<bold>d</bold>) and <inline-formula id="ieqn-305"><mml:math id="mml-ieqn-305"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> (<bold>e</bold>,<bold>f</bold>)</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-4a.tif"/>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-4b.tif"/>
</fig>
<p>Contour plots and their corresponding 3-D surface representations illustrate how a function or dataset varies across the domain. In a response surface plot, the <inline-formula id="ieqn-306"><mml:math id="mml-ieqn-306"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>-axis and the <inline-formula id="ieqn-307"><mml:math id="mml-ieqn-307"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula>-axis, represent the input variables, while the <inline-formula id="ieqn-308"><mml:math id="mml-ieqn-308"><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></inline-formula>-axis depicts the resulting response. Each graph clarifies the evolving relationships between inputs and outputs, demonstrating tendencies such as saturation, diminishing returns, or direct growth. In <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4b</xref>, the <inline-formula id="ieqn-309"><mml:math id="mml-ieqn-309"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula> increases with increasing values of <inline-formula id="ieqn-310"><mml:math id="mml-ieqn-310"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-311"><mml:math id="mml-ieqn-311"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula>, while the rate of growth diminishes at higher <inline-formula id="ieqn-312"><mml:math id="mml-ieqn-312"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula> values. In <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4d</xref>, <inline-formula id="ieqn-313"><mml:math id="mml-ieqn-313"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="thinmathspace" /></mml:math></inline-formula> increases consistently when <inline-formula id="ieqn-314"><mml:math id="mml-ieqn-314"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-315"><mml:math id="mml-ieqn-315"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula>, grows, demonstrating a clear positive relationship. Similarly, <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4f</xref> expresses a positive relationship for increasing the parameters like <inline-formula id="ieqn-316"><mml:math id="mml-ieqn-316"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-317"><mml:math id="mml-ieqn-317"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><bold>C. Sensitivity analysis</bold></p>
<p>Sensitivity analysis is the initial and important stage in solving optimization problems, as it provides insights into the increasing or decreasing tendencies of the objective function relative to the design parameters. This approach determines essential criteria and prioritizes them according to their significance [<xref ref-type="bibr" rid="ref-29">29</xref>]. The sensitivity of the design objective function to a design variable is defined as the partial derivative of that function with respect to its variables. The estimation of sensitivity is conducted by evaluating the partial derivatives of the response functions (<inline-formula id="ieqn-318"><mml:math id="mml-ieqn-318"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-319"><mml:math id="mml-ieqn-319"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>) in relation to the independent variables (<inline-formula id="ieqn-320"><mml:math id="mml-ieqn-320"><mml:mi>B</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-321"><mml:math id="mml-ieqn-321"><mml:mi>A</mml:mi></mml:math></inline-formula>). The pertinent effective parameters are employed to assess these derivatives, thereby establishing the sensitivity functions.</p>
<p>We compute the partial derivative, or sensitivity function, utilizing the pertinent effective parameters.
<disp-formula id="eqn-46"><label>(46)</label><mml:math id="mml-eqn-46" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.03592</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.2828</mml:mn><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.00016</mml:mn><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.7764</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1.672</mml:mn><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.2828</mml:mn><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1372</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.289</mml:mn><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.0398</mml:mn><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3.654</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.289</mml:mn><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>31.14</mml:mn><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.3201</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.0028</mml:mn><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>6.030</mml:mn><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10.758</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>6.030</mml:mn><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>55.72</mml:mn><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-322"><mml:math id="mml-ieqn-322"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> are the functions of sensitivity. <xref ref-type="table" rid="table-7">Table 7</xref> illustrates the sensitivity of the output to variations in input parameters (<italic>F</italic>, <inline-formula id="ieqn-323"><mml:math id="mml-ieqn-323"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula>) across several levels. Through the analysis of derivatives, engineers can acquire essential insights into the impact of parameter variations influence key output characteristics. Sensitivity is evaluated using the regression <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-46">Eq. (46)</xref>.</p>
<table-wrap id="table-7">
<label>Table 7</label>
<caption>
<title>Sensitivity analysis for <italic>A</italic> &#x003D; 0 for the <inline-formula id="ieqn-324"><mml:math id="mml-ieqn-324"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-325"><mml:math id="mml-ieqn-325"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col align="center" width="10mm"/>
<col align="center" width="10mm"/>
<col align="center" width="23mm"/>
<col align="center" width="23mm"/>
<col align="center" width="23mm"/>
<col align="center" width="23mm"/>
<col align="center" width="23mm"/>
<col align="center" width="23mm"/> </colgroup>
<thead>
<tr>
<th><italic>A</italic> &#x003D; <inline-formula id="ieqn-326"><mml:math id="mml-ieqn-326"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula></th>
<th><italic>B</italic> &#x003D; <inline-formula id="ieqn-327"><mml:math id="mml-ieqn-327"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-328"><mml:math id="mml-ieqn-328"><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-329"><mml:math id="mml-ieqn-329"><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-330"><mml:math id="mml-ieqn-330"><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-331"><mml:math id="mml-ieqn-331"><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-332"><mml:math id="mml-ieqn-332"><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-333"><mml:math id="mml-ieqn-333"><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>&#x2212;1</td>
<td>0.1</td>
<td><inline-formula id="ieqn-334"><mml:math id="mml-ieqn-334"><mml:mn>7.7</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-335"><mml:math id="mml-ieqn-335"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>6.120</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-336"><mml:math id="mml-ieqn-336"><mml:mn>8.7</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-337"><mml:math id="mml-ieqn-337"><mml:mn>5.271</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-338"><mml:math id="mml-ieqn-338"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2.595</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-339"><mml:math id="mml-ieqn-339"><mml:mn>5.2455</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td></td>
<td>0.5</td>
<td><inline-formula id="ieqn-340"><mml:math id="mml-ieqn-340"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.053</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-341"><mml:math id="mml-ieqn-341"><mml:mn>5.680</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-342"><mml:math id="mml-ieqn-342"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>5.069</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-343"><mml:math id="mml-ieqn-343"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.1929</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-344"><mml:math id="mml-ieqn-344"><mml:mn>2.843</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-345"><mml:math id="mml-ieqn-345"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.70417</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td></td>
<td>0.9</td>
<td><inline-formula id="ieqn-346"><mml:math id="mml-ieqn-346"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2.184</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-347"><mml:math id="mml-ieqn-347"><mml:mn>7.256</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-348"><mml:math id="mml-ieqn-348"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.0225</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-349"><mml:math id="mml-ieqn-349"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3.1693</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-350"><mml:math id="mml-ieqn-350"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2.573</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-351"><mml:math id="mml-ieqn-351"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3.933</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0</td>
<td>0.1</td>
<td><inline-formula id="ieqn-352"><mml:math id="mml-ieqn-352"><mml:mn>7.6</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-353"><mml:math id="mml-ieqn-353"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>6.233</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-354"><mml:math id="mml-ieqn-354"><mml:mn>1.03</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-355"><mml:math id="mml-ieqn-355"><mml:mn>4.755</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-356"><mml:math id="mml-ieqn-356"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.83</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-357"><mml:math id="mml-ieqn-357"><mml:mn>5.4875</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td></td>
<td>0.5</td>
<td><inline-formula id="ieqn-358"><mml:math id="mml-ieqn-358"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.054</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-359"><mml:math id="mml-ieqn-359"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4.55</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-360"><mml:math id="mml-ieqn-360"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>5.053</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-361"><mml:math id="mml-ieqn-361"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.1990</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-362"><mml:math id="mml-ieqn-362"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.72</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-363"><mml:math id="mml-ieqn-363"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.6801</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td></td>
<td>0.9</td>
<td><inline-formula id="ieqn-364"><mml:math id="mml-ieqn-364"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2.186</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-365"><mml:math id="mml-ieqn-365"><mml:mn>7.143</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-366"><mml:math id="mml-ieqn-366"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.0210</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-367"><mml:math id="mml-ieqn-367"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2.4437</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-368"><mml:math id="mml-ieqn-368"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.60</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-369"><mml:math id="mml-ieqn-369"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3.90885</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>&#x002B;1</td>
<td>0.1</td>
<td><inline-formula id="ieqn-370"><mml:math id="mml-ieqn-370"><mml:mn>7.6</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-371"><mml:math id="mml-ieqn-371"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>6.347</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-372"><mml:math id="mml-ieqn-372"><mml:mn>1.19</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-373"><mml:math id="mml-ieqn-373"><mml:mn>4.240</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-374"><mml:math id="mml-ieqn-374"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2.229</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-375"><mml:math id="mml-ieqn-375"><mml:mn>5.7287</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td></td>
<td>0.5</td>
<td><inline-formula id="ieqn-376"><mml:math id="mml-ieqn-376"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.054</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-377"><mml:math id="mml-ieqn-377"><mml:mn>3.41</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-378"><mml:math id="mml-ieqn-378"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4.675</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-379"><mml:math id="mml-ieqn-379"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.2032</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-380"><mml:math id="mml-ieqn-380"><mml:mn>2.240</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-381"><mml:math id="mml-ieqn-381"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.6559</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td></td>
<td>0.9</td>
<td><inline-formula id="ieqn-382"><mml:math id="mml-ieqn-382"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2.186</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-383"><mml:math id="mml-ieqn-383"><mml:mn>7.029</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-384"><mml:math id="mml-ieqn-384"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.0193</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-385"><mml:math id="mml-ieqn-385"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2.4488</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-386"><mml:math id="mml-ieqn-386"><mml:mn>2.251</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-387"><mml:math id="mml-ieqn-387"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3.8847</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>&#x2212;1</td>
<td>0.1</td>
<td><inline-formula id="ieqn-388"><mml:math id="mml-ieqn-388"><mml:mn>7.7</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-389"><mml:math id="mml-ieqn-389"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>6.120</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-390"><mml:math id="mml-ieqn-390"><mml:mn>8.7</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-391"><mml:math id="mml-ieqn-391"><mml:mn>5.271</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-392"><mml:math id="mml-ieqn-392"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2.595</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-393"><mml:math id="mml-ieqn-393"><mml:mn>5.2455</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>The sensitivity of the key parameters (<italic>&#x03BB;</italic>, <italic>P<sub><italic>w</italic></sub></italic>, <italic>S<sub><italic>f</italic></sub></italic>) was evaluated at distinct levels of A (&#x2212;1, 0, 1), as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Figs. 5</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-7">7</xref>. This analysis reveals that a positive sensitivity corresponds to an enhancement of the output function.</p>
<fig id="fig-5">
<label>Figure 5</label>
<caption>
<title><inline-formula id="ieqn-394"><mml:math id="mml-ieqn-394"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula> sensitivity analysis at (<bold>a</bold>) A &#x003D; <bold>&#x2212;</bold>1, (<bold>b</bold>) A &#x003D; 0, and (<bold>c</bold>) A &#x003D; 1, respectively</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-5.tif"/>
</fig><fig id="fig-6">
<label>Figure 6</label>
<caption>
<title><inline-formula id="ieqn-395"><mml:math id="mml-ieqn-395"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> sensitivity analysis at (<bold>a</bold>) A &#x003D; <bold>&#x2212;</bold>1, (<bold>b</bold>) A &#x003D; 0, and (<bold>c</bold>) A &#x003D; 1, respectively</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-6.tif"/>
</fig><fig id="fig-7">
<label>Figure 7</label>
<caption>
<title><inline-formula id="ieqn-396"><mml:math id="mml-ieqn-396"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> sensitivity analysis at (<bold>a</bold>) A &#x003D; <bold>&#x2212;</bold>1, (<bold>b</bold>) A &#x003D; 0, and (<bold>c</bold>) A &#x003D; 1, respectively</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-7a.tif"/>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-7b.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s6">
<label>6</label>
<title>Validation through Numerical Methods</title>
<p>In this section, the results obtained from numerical and analytical approaches are systematically compared. The numerical solutions are computed using the Finite Difference Method (FDM) alongside the BVP-Dsolve solver (Midrich method) implemented in Maple software, enabling an accurate and efficient resolution of the governing equations. The advantages of the BVP Midrich solver are summarized in <xref ref-type="fig" rid="fig-46">Flowchart 2</xref>. The approximate solution for the temperature and velocity profile is achieved through the PM.</p>
<fig id="fig-46">
<label>Flowchart 2</label>
<caption>
<title>Midrich BVP advantages</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-46.tif"/>
</fig>
<p>For a variety of non-linear boundary value problems, there is a numerical approach called the BVP Midrich. A variant of Euler&#x2019;s midpoint technique is employed in this strategy. Up to a value of 1 &#x00D7; 10<sup>&#x2212;6</sup>, this method demonstrates absolute error convergence. FDM is one of the most effective numerical methods for solving nonlinear coupled ODEs <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">(12)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-15">(15)</xref> with suitable boundary conditions. If relevant, it adjusts the differential equations by replacing derivatives with physical domain or time-based interval finite difference approximations. There is a relationship between the number of nodes <inline-formula id="ieqn-397"><mml:math id="mml-ieqn-397"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> and the value of the step size <inline-formula id="ieqn-398"><mml:math id="mml-ieqn-398"><mml:mi>h</mml:mi></mml:math></inline-formula>. The relationship between them is <inline-formula id="ieqn-399"><mml:math id="mml-ieqn-399"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>, A greater number of nodes <inline-formula id="ieqn-400"><mml:math id="mml-ieqn-400"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> leads to a shorter step interval <inline-formula id="ieqn-401"><mml:math id="mml-ieqn-401"><mml:mi>h</mml:mi></mml:math></inline-formula>, resulting in higher accuracy outcomes. The flow chart for the FDM is expressed below in <xref ref-type="fig" rid="fig-47">Flowchart 3</xref>. The next finite difference mathematical equations are employed to replace <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">Eqs. (12)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-15">(15)</xref>, respectively:<disp-formula id="eqn-47"><label>(47)</label><mml:math id="mml-eqn-47" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2.</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2.</mml:mn><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-48"><label>(48)</label><mml:math id="mml-eqn-48" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2.</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2.</mml:mn><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<fig id="fig-47">
<label>Flowchart 3</label>
<caption>
<title>Flow chart explaining FDM</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-47.tif"/>
</fig>
<p>The resulting non-linear system was solved iteratively using the Newton iteration approach. The specifics of the linearized system&#x2019;s construction are left out to keep things brief. We investigate to ensure the analytical and approximate solutions are accurate before giving the results and discussing them. For this purpose, <xref ref-type="fig" rid="fig-8">Figs. 8</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-16">16</xref> illustrate the velocity and temperature results obtained from both numerical and analytical solutions, considering parameters such as <inline-formula id="ieqn-402"><mml:math id="mml-ieqn-402"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>and&#xA0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> (non-Newtonian parameter), and <inline-formula id="ieqn-403"><mml:math id="mml-ieqn-403"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula> (Brickman number). The numeric calculations were conducted at fixed values of <inline-formula id="ieqn-404"><mml:math id="mml-ieqn-404"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.6</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:math></inline-formula>. The discrepancy observed when contrasting the analytical solution with the approximate solution is illustrated in <xref ref-type="fig" rid="fig-17">Figs. 17</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-18">18</xref>.</p>
<fig id="fig-8">
<label>Figure 8</label>
<caption>
<title>Comparison of <inline-formula id="ieqn-405"><mml:math id="mml-ieqn-405"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mspace width="negativethinmathspace" /><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 0.5, <inline-formula id="ieqn-406"><mml:math id="mml-ieqn-406"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><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:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-8.tif"/>
</fig><fig id="fig-9">
<label>Figure 9</label>
<caption>
<title>Comparison of <inline-formula id="ieqn-407"><mml:math id="mml-ieqn-407"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mspace width="negativethinmathspace" /><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 2, <inline-formula id="ieqn-408"><mml:math id="mml-ieqn-408"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><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:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-9.tif"/>
</fig><fig id="fig-10">
<label>Figure 10</label>
<caption>
<title>Comparison of <inline-formula id="ieqn-409"><mml:math id="mml-ieqn-409"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mspace width="negativethinmathspace" /><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 0.9 <inline-formula id="ieqn-410"><mml:math id="mml-ieqn-410"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.01</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0.05</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0.09</mml:mn></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-10.tif"/>
</fig><fig id="fig-11">
<label>Figure 11</label>
<caption>
<title>Comparison of <inline-formula id="ieqn-411"><mml:math id="mml-ieqn-411"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mspace width="negativethinmathspace" /><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 2 <inline-formula id="ieqn-412"><mml:math id="mml-ieqn-412"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.01</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0.05</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0.09</mml:mn></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-11.tif"/>
</fig><fig id="fig-12">
<label>Figure 12</label>
<caption>
<title>Comparison of <inline-formula id="ieqn-413"><mml:math id="mml-ieqn-413"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 0.5, <inline-formula id="ieqn-414"><mml:math id="mml-ieqn-414"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><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:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-12.tif"/>
</fig><fig id="fig-13">
<label>Figure 13</label>
<caption>
<title>Comparison of <inline-formula id="ieqn-415"><mml:math id="mml-ieqn-415"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 2, <inline-formula id="ieqn-416"><mml:math id="mml-ieqn-416"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><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:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-13.tif"/>
</fig><fig id="fig-14">
<label>Figure 14</label>
<caption>
<title>Comparison of <inline-formula id="ieqn-417"><mml:math id="mml-ieqn-417"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 0.9 <inline-formula id="ieqn-418"><mml:math id="mml-ieqn-418"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.01</mml:mn></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-14.tif"/>
</fig><fig id="fig-15">
<label>Figure 15</label>
<caption>
<title>Comparison of <inline-formula id="ieqn-419"><mml:math id="mml-ieqn-419"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 2 <inline-formula id="ieqn-420"><mml:math id="mml-ieqn-420"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.01</mml:mn></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-15.tif"/>
</fig><fig id="fig-16">
<label>Figure 16</label>
<caption>
<title>Comparison of <inline-formula id="ieqn-421"><mml:math id="mml-ieqn-421"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at <inline-formula id="ieqn-422"><mml:math id="mml-ieqn-422"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><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:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-16.tif"/>
</fig><fig id="fig-17">
<label>Figure 17</label>
<caption>
<title>Comparison of errors between analytic and numerical solutions</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-17.tif"/>
</fig><fig id="fig-18">
<label>Figure 18</label>
<caption>
<title>Analysis of the error behavior in the analytical vs. numerical solutions</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-18.tif"/>
</fig>
<p>The suggested numerical method yields both the exact and approximate solutions, and the error is visible in both cases. Solid lines indicate FDM findings, solid boxes show results from the integrated BVP approach, and dashed lines show analytical results in the numerical results. The use of numerical and analytical solutions is justified because of their clearly superior performance in terms of accuracy. Three curves, each in black, red, and blue, make up each design. The solutions for one parameter value are shown by the black curve, and the solutions for two more parameter values are shown by the red and blue curves. The visuals demonstrate a robust interrelationship within all proposed solutions. This reinforces confidence in the reliability of all results. <xref ref-type="table" rid="table-8">Tables 8</xref> and <xref ref-type="table" rid="table-9">9</xref> present an analytical and numerical comparison of velocity and temperature measurements at <italic>We</italic> &#x003D; 0.1, <italic>F</italic> &#x003D; 0.01, and the corresponding absolute errors are also reported. The tables demonstrate a decrease in the absolute error when comparing the analytical and numerical results. It proves the validity of our technique and the related computations. This proves that the methods we used to achieve the results are reliable. The influence of physical characteristics on several important variables will be discussed in the next section using tables and graphs. The analytic and numerical solutions exhibit convergence.</p>
<table-wrap id="table-8">
<label>Table 8</label>
<caption>
<title>An analytic and numerical comparison of velocity measurements at <inline-formula id="ieqn-423"><mml:math id="mml-ieqn-423"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.01</mml:mn></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col align="center" width="10mm"/>
<col align="center" width="23mm"/>
<col align="center" width="23mm"/>
<col align="center" width="23mm"/>
<col align="center" width="23mm"/>
<col align="center" width="23mm"/>
<col align="center" width="23mm"/> </colgroup>
<thead>
<tr>
<th><inline-formula id="ieqn-424"><mml:math id="mml-ieqn-424"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></th>
<th>Analy&#x2019;&#x2019;sol</th>
<th>Dsolve</th>
<th>FDM&#x2019;&#x2019;sol</th>
<th>Error (FDM&#x2019;&#x2019;sol-Dsolve)</th>
<th>Error (FDM&#x2019;&#x2019;sol-Analy&#x2019;&#x2019;sol)</th>
<th>Error (Dsolve-Anay&#x2019;&#x2019;sol)</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>0</td>
<td>0</td>
<td>0</td>
<td>0</td>
<td>0</td>
<td>0</td>
<td>0</td>
</tr>
<tr>
<td>0.1</td>
<td><inline-formula id="ieqn-425"><mml:math id="mml-ieqn-425"><mml:mn>1.5967</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-426"><mml:math id="mml-ieqn-426"><mml:mn>1.6717</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-427"><mml:math id="mml-ieqn-427"><mml:mn>1.6717</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-428"><mml:math id="mml-ieqn-428"><mml:mn>4.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-429"><mml:math id="mml-ieqn-429"><mml:mn>7.4930</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-430"><mml:math id="mml-ieqn-430"><mml:mn>7.4970</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.2</td>
<td><inline-formula id="ieqn-431"><mml:math id="mml-ieqn-431"><mml:mn>3.0593</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-432"><mml:math id="mml-ieqn-432"><mml:mn>3.1918</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-433"><mml:math id="mml-ieqn-433"><mml:mn>3.1918</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-434"><mml:math id="mml-ieqn-434"><mml:mn>8.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-435"><mml:math id="mml-ieqn-435"><mml:mn>1.3247</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-436"><mml:math id="mml-ieqn-436"><mml:mn>1.3255</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.3</td>
<td><inline-formula id="ieqn-437"><mml:math id="mml-ieqn-437"><mml:mn>4.3883</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-438"><mml:math id="mml-ieqn-438"><mml:mn>4.5614</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-439"><mml:math id="mml-ieqn-439"><mml:mn>4.5613</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-440"><mml:math id="mml-ieqn-440"><mml:mn>9.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-441"><mml:math id="mml-ieqn-441"><mml:mn>1.7302</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-442"><mml:math id="mml-ieqn-442"><mml:mn>1.7311</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.4</td>
<td><inline-formula id="ieqn-443"><mml:math id="mml-ieqn-443"><mml:mn>5.5845</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-444"><mml:math id="mml-ieqn-444"><mml:mn>5.7815</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-445"><mml:math id="mml-ieqn-445"><mml:mn>5.7814</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-446"><mml:math id="mml-ieqn-446"><mml:mn>1.1</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-447"><mml:math id="mml-ieqn-447"><mml:mn>1.9686</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-448"><mml:math id="mml-ieqn-448"><mml:mn>1.9697</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.5</td>
<td><inline-formula id="ieqn-449"><mml:math id="mml-ieqn-449"><mml:mn>6.6484</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-450"><mml:math id="mml-ieqn-450"><mml:mn>6.8528</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-451"><mml:math id="mml-ieqn-451"><mml:mn>6.8527</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-452"><mml:math id="mml-ieqn-452"><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-453"><mml:math id="mml-ieqn-453"><mml:mn>2.0427</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-454"><mml:math id="mml-ieqn-454"><mml:mn>2.0437</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.6</td>
<td><inline-formula id="ieqn-455"><mml:math id="mml-ieqn-455"><mml:mn>7.5806</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-456"><mml:math id="mml-ieqn-456"><mml:mn>7.7761</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-457"><mml:math id="mml-ieqn-457"><mml:mn>7.7760</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-458"><mml:math id="mml-ieqn-458"><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-459"><mml:math id="mml-ieqn-459"><mml:mn>1.9541</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-460"><mml:math id="mml-ieqn-460"><mml:mn>1.7055</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.7</td>
<td><inline-formula id="ieqn-461"><mml:math id="mml-ieqn-461"><mml:mn>8.3815</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-462"><mml:math id="mml-ieqn-462"><mml:mn>8.5520</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-463"><mml:math id="mml-ieqn-463"><mml:mn>8.5519</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-464"><mml:math id="mml-ieqn-464"><mml:mn>9.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-465"><mml:math id="mml-ieqn-465"><mml:mn>1.7046</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-466"><mml:math id="mml-ieqn-466"><mml:mn>1.2960</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.8</td>
<td><inline-formula id="ieqn-467"><mml:math id="mml-ieqn-467"><mml:mn>9.0515</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-468"><mml:math id="mml-ieqn-468"><mml:mn>9.1811</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-469"><mml:math id="mml-ieqn-469"><mml:mn>9.1810</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-470"><mml:math id="mml-ieqn-470"><mml:mn>6.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-471"><mml:math id="mml-ieqn-471"><mml:mn>1.2954</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-472"><mml:math id="mml-ieqn-472"><mml:mn>1.3247</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.9</td>
<td><inline-formula id="ieqn-473"><mml:math id="mml-ieqn-473"><mml:mn>9.5909</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-474"><mml:math id="mml-ieqn-474"><mml:mn>9.6636</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-475"><mml:math id="mml-ieqn-475"><mml:mn>9.6636</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-476"><mml:math id="mml-ieqn-476"><mml:mn>4.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-477"><mml:math id="mml-ieqn-477"><mml:mn>7.2700</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-478"><mml:math id="mml-ieqn-478"><mml:mn>7.2740</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>1.0</td>
<td>1</td>
<td>1</td>
<td>1</td>
<td>1</td>
<td>1</td>
<td>1</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap><table-wrap id="table-9">
<label>Table 9</label>
<caption>
<title>An analytic and numerical comparison of temperature measurements at <inline-formula id="ieqn-479"><mml:math id="mml-ieqn-479"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.01</mml:mn></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col align="center" width="10mm"/>
<col align="center" width="23mm"/>
<col align="center" width="23mm"/>
<col align="center" width="23mm"/>
<col align="center" width="23mm"/>
<col align="center" width="23mm"/>
<col align="center" width="23mm"/> </colgroup>
<thead>
<tr>
<th><inline-formula id="ieqn-480"><mml:math id="mml-ieqn-480"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></th>
<th>Analy&#x2019;&#x2019;sol</th>
<th>Dsolve</th>
<th>FDM&#x2019;&#x2019;sol</th>
<th>Error (FDM&#x2019;&#x2019;sol-Dsolve)</th>
<th>Error (FDM&#x2019;&#x2019;sol-Analy&#x2019;&#x2019;sol)</th>
<th>Error (Dsolve-Analy&#x2019;&#x2019;sol)</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>0</td>
<td>0</td>
<td>0</td>
<td>0</td>
<td>0</td>
<td>0</td>
<td>0</td>
</tr>
<tr>
<td>0.1</td>
<td><inline-formula id="ieqn-481"><mml:math id="mml-ieqn-481"><mml:mn>1.6518</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-482"><mml:math id="mml-ieqn-482"><mml:mn>1.6886</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-483"><mml:math id="mml-ieqn-483"><mml:mn>1.6865</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-484"><mml:math id="mml-ieqn-484"><mml:mn>2.06</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-485"><mml:math id="mml-ieqn-485"><mml:mn>3.47</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-486"><mml:math id="mml-ieqn-486"><mml:mn>3.6760</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.2</td>
<td><inline-formula id="ieqn-487"><mml:math id="mml-ieqn-487"><mml:mn>3.0749</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-488"><mml:math id="mml-ieqn-488"><mml:mn>3.1254</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-489"><mml:math id="mml-ieqn-489"><mml:mn>3.1205</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-490"><mml:math id="mml-ieqn-490"><mml:mn>4.87</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-491"><mml:math id="mml-ieqn-491"><mml:mn>4.5630</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-492"><mml:math id="mml-ieqn-492"><mml:mn>5.05</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.3</td>
<td><inline-formula id="ieqn-493"><mml:math id="mml-ieqn-493"><mml:mn>4.3064</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-494"><mml:math id="mml-ieqn-494"><mml:mn>4.3552</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-495"><mml:math id="mml-ieqn-495"><mml:mn>4.3526</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-496"><mml:math id="mml-ieqn-496"><mml:mn>2.63</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-497"><mml:math id="mml-ieqn-497"><mml:mn>4.62</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-498"><mml:math id="mml-ieqn-498"><mml:mn>4.8830</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.4</td>
<td><inline-formula id="ieqn-499"><mml:math id="mml-ieqn-499"><mml:mn>5.3804</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-500"><mml:math id="mml-ieqn-500"><mml:mn>5.4185</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-501"><mml:math id="mml-ieqn-501"><mml:mn>5.4108</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-502"><mml:math id="mml-ieqn-502"><mml:mn>7.76</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-503"><mml:math id="mml-ieqn-503"><mml:mn>3.0330</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-504"><mml:math id="mml-ieqn-504"><mml:mn>3.8090</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.5</td>
<td><inline-formula id="ieqn-505"><mml:math id="mml-ieqn-505"><mml:mn>6.3276</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-506"><mml:math id="mml-ieqn-506"><mml:mn>6.3511</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-507"><mml:math id="mml-ieqn-507"><mml:mn>6.3500</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-508"><mml:math id="mml-ieqn-508"><mml:mn>1.10</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-509"><mml:math id="mml-ieqn-509"><mml:mn>2.2430</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-510"><mml:math id="mml-ieqn-510"><mml:mn>2.3530</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.6</td>
<td><inline-formula id="ieqn-511"><mml:math id="mml-ieqn-511"><mml:mn>7.1751</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-512"><mml:math id="mml-ieqn-512"><mml:mn>7.1843</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-513"><mml:math id="mml-ieqn-513"><mml:mn>7.1525</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-514"><mml:math id="mml-ieqn-514"><mml:mn>3.1870</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-515"><mml:math id="mml-ieqn-515"><mml:mn>2.2660</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-516"><mml:math id="mml-ieqn-516"><mml:mn>9.21</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.7</td>
<td><inline-formula id="ieqn-517"><mml:math id="mml-ieqn-517"><mml:mn>7.9471</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-518"><mml:math id="mml-ieqn-518"><mml:mn>7.9453</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-519"><mml:math id="mml-ieqn-519"><mml:mn>7.9884</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-520"><mml:math id="mml-ieqn-520"><mml:mn>4.31</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-521"><mml:math id="mml-ieqn-521"><mml:mn>4.1290</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-522"><mml:math id="mml-ieqn-522"><mml:mn>1.81</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.8</td>
<td><inline-formula id="ieqn-523"><mml:math id="mml-ieqn-523"><mml:mn>8.6642</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-524"><mml:math id="mml-ieqn-524"><mml:mn>8.6567</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-525"><mml:math id="mml-ieqn-525"><mml:mn>8.6791</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-526"><mml:math id="mml-ieqn-526"><mml:mn>2.2390</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-527"><mml:math id="mml-ieqn-527"><mml:mn>1.4870</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-528"><mml:math id="mml-ieqn-528"><mml:mn>7.52</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.9</td>
<td><inline-formula id="ieqn-529"><mml:math id="mml-ieqn-529"><mml:mn>9.3438</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-530"><mml:math id="mml-ieqn-530"><mml:mn>9.3369</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-531"><mml:math id="mml-ieqn-531"><mml:mn>9.3449</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-532"><mml:math id="mml-ieqn-532"><mml:mn>7.96</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-533"><mml:math id="mml-ieqn-533"><mml:mn>1.03</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-534"><mml:math id="mml-ieqn-534"><mml:mn>6.93</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>1</td>
<td>1</td>
<td>1</td>
<td>1</td>
<td>0</td>
<td>0</td>
<td>0</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p><bold><italic>Validation of the Present Model</italic></bold></p>
<p>The accuracy of the present formulation was verified by comparing results with the classical Newtonian model of Middleman [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>]. As shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-19">Figs. 19</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-22">22</xref>, the velocity, temperature, and pressure profiles show excellent agreement with the established Newtonian data at <inline-formula id="ieqn-535"><mml:math id="mml-ieqn-535"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. When <inline-formula id="ieqn-536"><mml:math id="mml-ieqn-536"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, the present non-Newtonian model exactly reduces to Middleman&#x2019;s [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>] Newtonian solution, confirming its mathematical consistency. This close agreement validates both the analytical and numerical approaches employed in the current study.</p>
<fig id="fig-19">
<label>Figure 19</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-537"><mml:math id="mml-ieqn-537"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> effect on <inline-formula id="ieqn-538"><mml:math id="mml-ieqn-538"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 0.5, <italic>x</italic> &#x003D; 0</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-19.tif"/>
</fig><fig id="fig-20">
<label>Figure 20</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-539"><mml:math id="mml-ieqn-539"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> impact on <inline-formula id="ieqn-540"><mml:math id="mml-ieqn-540"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-20.tif"/>
</fig><fig id="fig-21">
<label>Figure 21</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-541"><mml:math id="mml-ieqn-541"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> impact on <inline-formula id="ieqn-542"><mml:math id="mml-ieqn-542"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-21.tif"/>
</fig><fig id="fig-22">
<label>Figure 22</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-543"><mml:math id="mml-ieqn-543"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> effect on <inline-formula id="ieqn-544"><mml:math id="mml-ieqn-544"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 0.5, <italic>x</italic> &#x003D; 0</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-22.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s7">
<label>7</label>
<title>Results and Discussion</title>
<p>The mathematical modeling of CRF flow is analyzed under fixed boundary constraints to establish a rigorous framework for a non-Newtonian, incompressible fluid traversing the narrow gap between the roll and substrate. This study systematically examines the influence of essential governing parameters on the spatial distributions of velocity, pressure, temperature, and other vital engineering variables. The research clarifies the complex relationship between flow dynamics and thermal transport, yielding essential insights into the fundamental physical mechanisms, offering a predictive basis for enhancing CRF processes. The governing equations are simplified with the application of LAT. Closed-form solutions are derived analytically utilizing PM for the velocity profile, the temperature distribution for the pressure distribution, and <inline-formula id="ieqn-545"><mml:math id="mml-ieqn-545"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. The values of the parameters utilized in the simulations were selected based on their relevance to typical industrial roll-coating processes and to maintain numerical stability within physically realistic limits. The <inline-formula id="ieqn-546"><mml:math id="mml-ieqn-546"><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>0.9</mml:mn></mml:math></inline-formula> was chosen to represent weak to moderate elastic effects commonly observed in bio-based non-Newtonian fluids such as sodium alginate. The body-force parameter <inline-formula id="ieqn-547"><mml:math id="mml-ieqn-547"><mml:mn>0.01</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>0.09</mml:mn></mml:math></inline-formula> corresponds to practical ranges of gravitational or pressure-driven effects in coating gaps. The pressure gradient was fixed at <inline-formula id="ieqn-548"><mml:math id="mml-ieqn-548"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.6</mml:mn></mml:math></inline-formula>, while. <inline-formula id="ieqn-549"><mml:math id="mml-ieqn-549"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>. These parameter choices ensure that the predicted flow conditions align with experimentally realizable roll-coating systems involving viscous, shear-thinning fluids. The <inline-formula id="ieqn-550"><mml:math id="mml-ieqn-550"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> characterizes the ratio of elastic to viscous forces in a non-Newtonian fluid. As <inline-formula id="ieqn-551"><mml:math id="mml-ieqn-551"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> increases, elastic effects become more dominant, and the polymer chains in the fluid tend to stretch and align along the flow direction. This molecular alignment reduces the apparent viscosity, demonstrating the shear-thinning nature of the Carreau fluid. Due to the reduced viscosity, the fluid near the moving roll experiences less resistance, which allows more fluid to be entrained into the coating gap. Consequently, the coating or film thickness increases with higher <inline-formula id="ieqn-552"><mml:math id="mml-ieqn-552"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula>, while the velocity and pressure gradients decrease because of the enhanced elastic resistance within the flow. Thus, a rise in <inline-formula id="ieqn-553"><mml:math id="mml-ieqn-553"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> amplifies shear-thinning behavior and results in a thicker coating layer on the roll surface.</p>
<p>Numerous flow parameters are presented through tables and graphical representations. <xref ref-type="fig" rid="fig-19">Figs. 19</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-22">22</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-38">38</xref> show how different parameters affect the velocity and temperature of the RC flow. Likewise, <xref ref-type="fig" rid="fig-20">Figs. 20</xref>, <xref ref-type="fig" rid="fig-21">21</xref>, <xref ref-type="fig" rid="fig-39">39</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-40">40</xref> show the pressure distribution and gradient. Moreover, the results for the <inline-formula id="ieqn-554"><mml:math id="mml-ieqn-554"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-555"><mml:math id="mml-ieqn-555"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-556"><mml:math id="mml-ieqn-556"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-557"><mml:math id="mml-ieqn-557"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-558"><mml:math id="mml-ieqn-558"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are also carefully tabulated and examined in depth. The ranges of all physical variables employed in the RC model are summarized in <xref ref-type="table" rid="table-10">Table 10</xref>. Lastly, when <inline-formula id="ieqn-559"><mml:math id="mml-ieqn-559"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> the present approach is analogous to the Middleman [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>] solution (Newtonian model) under non-isothermal conditions. The comparison between the numeric and analytic solutions is illustrated in the <xref ref-type="fig" rid="fig-8">Figs. 8</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-16">16</xref>.</p>
<fig id="fig-23">
<label>Figure 23</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-560"><mml:math id="mml-ieqn-560"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> effect on <inline-formula id="ieqn-561"><mml:math id="mml-ieqn-561"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 0.5, <italic>x</italic> &#x003D; 0.5</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-23.tif"/>
</fig>
<fig id="fig-24">
<label>Figure 24</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-562"><mml:math id="mml-ieqn-562"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> effect on <inline-formula id="ieqn-563"><mml:math id="mml-ieqn-563"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 2, <inline-formula id="ieqn-564"><mml:math id="mml-ieqn-564"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-24.tif"/>
</fig><fig id="fig-25">
<label>Figure 25</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-565"><mml:math id="mml-ieqn-565"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> effect on <inline-formula id="ieqn-566"><mml:math id="mml-ieqn-566"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 2, <inline-formula id="ieqn-567"><mml:math id="mml-ieqn-567"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-25.tif"/>
</fig>
<fig id="fig-26">
<label>Figure 26</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-568"><mml:math id="mml-ieqn-568"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> effect on <inline-formula id="ieqn-569"><mml:math id="mml-ieqn-569"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 0.5, <inline-formula id="ieqn-570"><mml:math id="mml-ieqn-570"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-26.tif"/>
</fig><fig id="fig-27">
<label>Figure 27</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-571"><mml:math id="mml-ieqn-571"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> effect on <inline-formula id="ieqn-572"><mml:math id="mml-ieqn-572"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 0.5, <inline-formula id="ieqn-573"><mml:math id="mml-ieqn-573"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-27.tif"/>
</fig><fig id="fig-28">
<label>Figure 28</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-574"><mml:math id="mml-ieqn-574"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> effect on <inline-formula id="ieqn-575"><mml:math id="mml-ieqn-575"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 2, <inline-formula id="ieqn-576"><mml:math id="mml-ieqn-576"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-28.tif"/>
</fig>
<fig id="fig-29">
<label>Figure 29</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-577"><mml:math id="mml-ieqn-577"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> effect on <inline-formula id="ieqn-578"><mml:math id="mml-ieqn-578"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 2, <inline-formula id="ieqn-579"><mml:math id="mml-ieqn-579"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-29.tif"/>
</fig>

<fig id="fig-30">
<label>Figure 30</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-580"><mml:math id="mml-ieqn-580"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> effect on <inline-formula id="ieqn-581"><mml:math id="mml-ieqn-581"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 0.5, <italic>x</italic> &#x003D; 0.5</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-30.tif"/>
</fig>
<fig id="fig-31">
<label>Figure 31</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-582"><mml:math id="mml-ieqn-582"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> effect on <inline-formula id="ieqn-583"><mml:math id="mml-ieqn-583"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 2, <italic>x</italic> &#x003D; 0</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-31.tif"/>
</fig><fig id="fig-32">
<label>Figure 32</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-584"><mml:math id="mml-ieqn-584"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> effect on <inline-formula id="ieqn-585"><mml:math id="mml-ieqn-585"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 2, <italic>x</italic> &#x003D; 0.5</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-32.tif"/>
</fig><fig id="fig-33">
<label>Figure 33</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-586"><mml:math id="mml-ieqn-586"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> effect on <inline-formula id="ieqn-587"><mml:math id="mml-ieqn-587"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 0.5, <italic>x</italic> &#x003D; 0</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-33.tif"/>
</fig><fig id="fig-34">
<label>Figure 34</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-588"><mml:math id="mml-ieqn-588"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> effect on <inline-formula id="ieqn-589"><mml:math id="mml-ieqn-589"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 0.5, <italic>x</italic> &#x003D; 0.5</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-34.tif"/>
</fig><fig id="fig-35">
<label>Figure 35</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-590"><mml:math id="mml-ieqn-590"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> effect on <inline-formula id="ieqn-591"><mml:math id="mml-ieqn-591"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 2, <italic>x</italic> &#x003D; 0</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-35.tif"/>
</fig><fig id="fig-36">
<label>Figure 36</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-592"><mml:math id="mml-ieqn-592"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> effect on <inline-formula id="ieqn-593"><mml:math id="mml-ieqn-593"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at n &#x003D; 2, <italic>x</italic> &#x003D; 0.5</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-36.tif"/>
</fig><fig id="fig-37">
<label>Figure 37</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-594"><mml:math id="mml-ieqn-594"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula> effect on <inline-formula id="ieqn-595"><mml:math id="mml-ieqn-595"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at <italic>x</italic> &#x003D; 0</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-37.tif"/>
</fig>
<fig id="fig-38">
<label>Figure 38</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-596"><mml:math id="mml-ieqn-596"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula> effect on <inline-formula id="ieqn-597"><mml:math id="mml-ieqn-597"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at <italic>x</italic> &#x003D; 0.5</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-38.tif"/>
</fig>
<fig id="fig-39">
<label>Figure 39</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-598"><mml:math id="mml-ieqn-598"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> impact on <inline-formula id="ieqn-599"><mml:math id="mml-ieqn-599"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-39.tif"/>
</fig><fig id="fig-40">
<label>Figure 40</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-600"><mml:math id="mml-ieqn-600"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> impact on <inline-formula id="ieqn-601"><mml:math id="mml-ieqn-601"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-40.tif"/>
</fig><table-wrap id="table-10">
<label>Table 10</label>
<caption>
<title>List of physical variables used in RC system</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col align="center" width="50mm"/>
<col align="center" width="40mm"/>
<col align="center" width="50mm"/> </colgroup>
<tbody>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-602"><mml:math id="mml-ieqn-602"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0.3</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>50</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>Pa</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-603"><mml:math id="mml-ieqn-603"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>850</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1200</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>kg m</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-604"><mml:math id="mml-ieqn-604"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.5</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>m</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-605"><mml:math id="mml-ieqn-605"><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1.2</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>7.6</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>m</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-606"><mml:math id="mml-ieqn-606"><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>ms</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-607"><mml:math id="mml-ieqn-607"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>ms</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p><bold>A. Velocity profile</bold></p>
<p>The velocity profile shows a significant enhancement with increasing <inline-formula id="ieqn-608"><mml:math id="mml-ieqn-608"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-609"><mml:math id="mml-ieqn-609"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> at <inline-formula id="ieqn-610"><mml:math id="mml-ieqn-610"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:math></inline-formula>, attributable to shear-thinning behavior and reduced viscous resistance. This effect is particularly valuable in high-speed coating applications such as paper manufacturing and flexible electronics, where uniform velocity profiles are critical for achieving consistent coating quality.</p>
<p>The results for the dimensionless velocity profiles as a function of <inline-formula id="ieqn-611"><mml:math id="mml-ieqn-611"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula> for the relevant parameters during the RCP are presented in <xref ref-type="fig" rid="fig-19">Figs. 19</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-23">23</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-29">29</xref>. An improvement in the peak velocity inside the fluid flow is noted when the value of <inline-formula id="ieqn-612"><mml:math id="mml-ieqn-612"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> is increased in the interval <inline-formula id="ieqn-613"><mml:math id="mml-ieqn-613"><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0.9</mml:mn><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Higher <inline-formula id="ieqn-614"><mml:math id="mml-ieqn-614"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> values amplify the fluid&#x2019;s resistance to deformation, leading to a thicker coating layer and increased flow near the roll surface. An opposite trend can be seen in the graphs for <inline-formula id="ieqn-615"><mml:math id="mml-ieqn-615"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0.9</mml:mn><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at <inline-formula id="ieqn-616"><mml:math id="mml-ieqn-616"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>. <xref ref-type="fig" rid="fig-19">Figs. 19</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-23">23</xref> demonstrate how the non-Newtonian parameter effects on velocity at <inline-formula id="ieqn-617"><mml:math id="mml-ieqn-617"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-618"><mml:math id="mml-ieqn-618"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0.5.</mml:mn></mml:math></inline-formula> These illustrations show that for <inline-formula id="ieqn-619"><mml:math id="mml-ieqn-619"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, the speed of increasing argument values is negligible, but for <xref ref-type="fig" rid="fig-24">Figs. 24</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-25">25 </xref> <inline-formula id="ieqn-620"><mml:math id="mml-ieqn-620"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, the opposite is true. For the CRF model, <italic>n</italic> &#x003E; 1 corresponds to shear-thickening behavior, whereas <italic>n</italic> &#x003C; 1 corresponds to shear-thinning behavior.</p>
<p>For a shear-thinning fluid (<inline-formula id="ieqn-621"><mml:math id="mml-ieqn-621"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>), an increasing <inline-formula id="ieqn-622"><mml:math id="mml-ieqn-622"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> enhances elastic effects, causing a significant reduction in apparent viscosity near the walls under high shear. This enables the fluid to slip more easily along the boundaries, resulting in a blunted, plug-like velocity profile where the core flows with greater uniformity and higher speed. Consequently, the overall fluid through ought increases while requiring less power input for the coating process. While a shear-thickening fluid (<inline-formula id="ieqn-623"><mml:math id="mml-ieqn-623"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>), an increasing <inline-formula id="ieqn-624"><mml:math id="mml-ieqn-624"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> dramatically increases the apparent viscosity near the walls under high shear. This viscous resistance effectively constricts the flow, forcing more fluid to move through the center of the gap. This behavior leads to higher power requirements and potential flow instabilities in the coating process. Physically, a higher <inline-formula id="ieqn-625"><mml:math id="mml-ieqn-625"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> value indicates a thicker liquid since it increases the ratio of viscous forces to elastic forces, which in turn increases the concentration of the liquid. The velocity profile increases steeper for <inline-formula id="ieqn-626"><mml:math id="mml-ieqn-626"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and generally flattens out for <inline-formula id="ieqn-627"><mml:math id="mml-ieqn-627"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> because the flow becomes more resistive. <xref ref-type="fig" rid="fig-26">Figs. 26</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-27">27</xref> display the fluid velocity by changing <italic>F</italic> from 0.01 to 0.09 at <inline-formula id="ieqn-628"><mml:math id="mml-ieqn-628"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-629"><mml:math id="mml-ieqn-629"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0.5.</mml:mn></mml:math></inline-formula> The fluid velocity increases at large values of the corresponding parameter <inline-formula id="ieqn-630"><mml:math id="mml-ieqn-630"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Moreover, velocity is zero near the roll tip, while by increasing, <inline-formula id="ieqn-631"><mml:math id="mml-ieqn-631"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> maximum change occurs in velocity at its center both in the plane and the coater. Contrary behaviour can be witnessed in <xref ref-type="fig" rid="fig-28">Figs. 28</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-29">29</xref>. The following is an analysis of how the given parameters affect the pressure gradient and pressure profile.</p>
<p><bold>B. Pressure profile and gradient</bold></p>
<p>The pressure distribution exhibits a strong dependence on rheological parameters, diminishing with increasing <inline-formula id="ieqn-632"><mml:math id="mml-ieqn-632"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> but augmenting with rises <inline-formula id="ieqn-633"><mml:math id="mml-ieqn-633"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula>. These findings have direct implications in automotive paint, shops, and industrial coating lines, where pressure management is essential for minimizing separation forces and reducing wear on mechanical components. Newtonian [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>] outcomes are attained as <inline-formula id="ieqn-634"><mml:math id="mml-ieqn-634"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. The upward rotation of the roll creates a pressure gradient <inline-formula id="ieqn-635"><mml:math id="mml-ieqn-635"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> inside the fluid confined between the roll and the wall, which fundamentally governs the flow dynamics. The distribution of pressure and its gradient are essential in actual manufacturing, as they directly influence the necessary rolling force and power consumption of the roll.</p>
<p>Understanding how parameters like <inline-formula id="ieqn-636"><mml:math id="mml-ieqn-636"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-637"><mml:math id="mml-ieqn-637"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> influence pressure enables operators to optimize processing conditions, prevent defects like blistering or uneven thickness, and significantly reduce energy costs. Consequently, these figures provide essential practical insight for effective and high-quality manufacturing. point. For specific values of <inline-formula id="ieqn-638"><mml:math id="mml-ieqn-638"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> in the interval [0.01, 0.09], one can observe that <inline-formula id="ieqn-639"><mml:math id="mml-ieqn-639"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> is declined by increasing <inline-formula id="ieqn-640"><mml:math id="mml-ieqn-640"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-641"><mml:math id="mml-ieqn-641"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> in the interval [0.1, 0.9]. <xref ref-type="fig" rid="fig-20">Figs. 20</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-39">39</xref> depict the pressure gradient <inline-formula id="ieqn-642"><mml:math id="mml-ieqn-642"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as a function of the axial coordinate <inline-formula id="ieqn-643"><mml:math id="mml-ieqn-643"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> for the relevant parameters. The symmetric configuration can be discovered at the nip zone <inline-formula id="ieqn-644"><mml:math id="mml-ieqn-644"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. A region where the pressure gradient is negative (<inline-formula id="ieqn-645"><mml:math id="mml-ieqn-645"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>), called the nip region, <inline-formula id="ieqn-646"><mml:math id="mml-ieqn-646"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> rises uniformly to a higher value, and declines gradually until it reaches zero at the separating.</p>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-21">Figs. 21</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-40">40</xref> depict the pressure distribution for various values of <inline-formula id="ieqn-647"><mml:math id="mml-ieqn-647"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-648"><mml:math id="mml-ieqn-648"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula>, respectively. It has been seen that the magnitude of the pressure distribution declines when <inline-formula id="ieqn-649"><mml:math id="mml-ieqn-649"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> increases, while for enhancing the values of <inline-formula id="ieqn-650"><mml:math id="mml-ieqn-650"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> the pressure distribution increased. The pressure escalates along the negative <inline-formula id="ieqn-651"><mml:math id="mml-ieqn-651"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>-axis, attaining its peak at the critical point <inline-formula id="ieqn-652"><mml:math id="mml-ieqn-652"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.5</mml:mn></mml:math></inline-formula>, after which it begins to decrease. The <inline-formula id="ieqn-653"><mml:math id="mml-ieqn-653"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> directly influences the pressure distribution and load-carrying capacity within the coating film. As <inline-formula id="ieqn-654"><mml:math id="mml-ieqn-654"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> increases, the body force acting along the flow direction intensifies, resulting in a higher-pressure accumulation in the nip region between the roll and the wall. This augmented pressure gradient accommodates a larger portion of the applied load, thereby enhancing the load-carrying capability of the fluid film. Physically, a more gravitational or body-force effect pushes more fluid toward the converging zone, thickening the film and elevating local pressure. Consequently, higher <inline-formula id="ieqn-655"><mml:math id="mml-ieqn-655"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula>values yield enhanced hydrodynamic lift and improved bearing action, while lower <inline-formula id="ieqn-656"><mml:math id="mml-ieqn-656"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> values result in decreased pressure and thinner coating layers.</p>
<p><bold>C. Temperature profile</bold></p>
<p>The theoretical investigation of the RC procedures for fluids that are non-Newtonian is greatly affected by temperature. Temperature significantly influences the rheological properties of fluids and the coating process as a whole. The temperature distribution is significantly influenced by both rheological and operational parameters. The roll has zero temperature at the edge, but reaches its maximum temperature in the middle. The rise in temperature with increasing <inline-formula id="ieqn-657"><mml:math id="mml-ieqn-657"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-658"><mml:math id="mml-ieqn-658"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-659"><mml:math id="mml-ieqn-659"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula>, highlights the importance of thermal management in processes such as pharmaceutical tablet coating and food packaging, where precise temperature control is crucial for product quality and safety. The influence of relevant parameters such as, <inline-formula id="ieqn-660"><mml:math id="mml-ieqn-660"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-661"><mml:math id="mml-ieqn-661"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> on a dimensionless temperature distribution is illustrated in <xref ref-type="fig" rid="fig-22">Figs. 22</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-30">30</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-38">38</xref> at different positions in the nip area <inline-formula id="ieqn-662"><mml:math id="mml-ieqn-662"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the RC process at <inline-formula id="ieqn-663"><mml:math id="mml-ieqn-663"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>The temperature distribution is observed in <xref ref-type="fig" rid="fig-22">Figs. 22</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-30">30</xref> to decline at various coating process locations with increasing the values of <inline-formula id="ieqn-664"><mml:math id="mml-ieqn-664"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> by using value of <inline-formula id="ieqn-665"><mml:math id="mml-ieqn-665"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:math></inline-formula> to conclude the results for <inline-formula id="ieqn-666"><mml:math id="mml-ieqn-666"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>

<p>While an opposite trend is witnessed in <xref ref-type="fig" rid="fig-31">Figs. 31</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-32">32</xref> for <inline-formula id="ieqn-667"><mml:math id="mml-ieqn-667"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, a specific value for <inline-formula id="ieqn-668"><mml:math id="mml-ieqn-668"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula> is used for these results. In <xref ref-type="fig" rid="fig-33">Figs. 33</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-38">38</xref>, it is clearly observed that the temperature distribution exhibits a strictly increasing trend with respect to the specified parameter <inline-formula id="ieqn-669"><mml:math id="mml-ieqn-669"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula>, within the range [0.1, 0.9]. This indicates that as the parameter increases, the temperature at all points within the domain consistently rises, reflecting a direct and monotonic relationship.</p>

<p><xref ref-type="fig" rid="fig-37">Figs. 37</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-38">38</xref> illustrate how <inline-formula id="ieqn-670"><mml:math id="mml-ieqn-670"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula> affects the temperature distribution. It is evident that the temperature profile increases monotonically with <inline-formula id="ieqn-671"><mml:math id="mml-ieqn-671"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula>. <xref ref-type="fig" rid="fig-12">Figs. 12</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-15">15</xref> show that the numerical temperature solution confirms the same trend.</p>
<p>Additional quantities of engineering significance, including <inline-formula id="ieqn-672"><mml:math id="mml-ieqn-672"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-673"><mml:math id="mml-ieqn-673"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-674"><mml:math id="mml-ieqn-674"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-675"><mml:math id="mml-ieqn-675"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-676"><mml:math id="mml-ieqn-676"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, are presented in <xref ref-type="table" rid="table-11">Tables 11</xref> and <xref ref-type="table" rid="table-12">12</xref> of this analysis. In <xref ref-type="table" rid="table-11">Table 11</xref>, it is observed that as the value of <inline-formula id="ieqn-677"><mml:math id="mml-ieqn-677"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> increases, the values of <inline-formula id="ieqn-678"><mml:math id="mml-ieqn-678"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-679"><mml:math id="mml-ieqn-679"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula> decrease, while <inline-formula id="ieqn-680"><mml:math id="mml-ieqn-680"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-681"><mml:math id="mml-ieqn-681"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-682"><mml:math id="mml-ieqn-682"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, increase. The effects of this <inline-formula id="ieqn-683"><mml:math id="mml-ieqn-683"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> have been examined in <xref ref-type="table" rid="table-12">Table 12</xref>. It has been noted that all quantities of interest, with the exception of <inline-formula id="ieqn-684"><mml:math id="mml-ieqn-684"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula>, have shown an increase as the value of it is raised. The results of this study align with the conclusions drawn by Sullivan and Middleman [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>] as all additional parameters tend toward zero.</p>
<table-wrap id="table-11">
<label>Table 11</label>
<caption>
<title>The effect exerted by <inline-formula id="ieqn-685"><mml:math id="mml-ieqn-685"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> on <inline-formula id="ieqn-686"><mml:math id="mml-ieqn-686"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-687"><mml:math id="mml-ieqn-687"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col align="center" width="7mm"/>
<col align="center" width="24mm"/>
<col align="center" width="24mm"/>
<col align="center" width="11mm"/>
<col align="center" width="11mm"/>
<col align="center" width="24mm"/> </colgroup>
<thead>
<tr>
<th><inline-formula id="ieqn-688"><mml:math id="mml-ieqn-688"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-689"><mml:math id="mml-ieqn-689"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-690"><mml:math id="mml-ieqn-690"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-691"><mml:math id="mml-ieqn-691"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="thinmathspace" /></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-692"><mml:math id="mml-ieqn-692"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-693"><mml:math id="mml-ieqn-693"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>0.01</td>
<td><inline-formula id="ieqn-694"><mml:math id="mml-ieqn-694"><mml:mn>6.0900</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-695"><mml:math id="mml-ieqn-695"><mml:mn>6.9930</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.0471</td>
<td>1.1308</td>
<td><inline-formula id="ieqn-696"><mml:math id="mml-ieqn-696"><mml:mn>1.8370</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.02</td>
<td><inline-formula id="ieqn-697"><mml:math id="mml-ieqn-697"><mml:mn>6.0180</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-698"><mml:math id="mml-ieqn-698"><mml:mn>6.8180</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.0715</td>
<td>1.2315</td>
<td><inline-formula id="ieqn-699"><mml:math id="mml-ieqn-699"><mml:mn>1.7830</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.03</td>
<td><inline-formula id="ieqn-700"><mml:math id="mml-ieqn-700"><mml:mn>5.9440</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-701"><mml:math id="mml-ieqn-701"><mml:mn>6.6380</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.0961</td>
<td>1.3308</td>
<td><inline-formula id="ieqn-702"><mml:math id="mml-ieqn-702"><mml:mn>1.7260</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.04</td>
<td><inline-formula id="ieqn-703"><mml:math id="mml-ieqn-703"><mml:mn>5.8750</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-704"><mml:math id="mml-ieqn-704"><mml:mn>6.4460</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.1171</td>
<td>1.4202</td>
<td><inline-formula id="ieqn-705"><mml:math id="mml-ieqn-705"><mml:mn>1.6730</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.05</td>
<td><inline-formula id="ieqn-706"><mml:math id="mml-ieqn-706"><mml:mn>5.8</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-707"><mml:math id="mml-ieqn-707"><mml:mn>6.2430</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.1391</td>
<td>1.5119</td>
<td><inline-formula id="ieqn-708"><mml:math id="mml-ieqn-708"><mml:mn>1.6160</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.06</td>
<td><inline-formula id="ieqn-709"><mml:math id="mml-ieqn-709"><mml:mn>5.7260</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-710"><mml:math id="mml-ieqn-710"><mml:mn>6.0260</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.1591</td>
<td>1.5995</td>
<td><inline-formula id="ieqn-711"><mml:math id="mml-ieqn-711"><mml:mn>1.5570</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.07</td>
<td><inline-formula id="ieqn-712"><mml:math id="mml-ieqn-712"><mml:mn>5.6570</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-713"><mml:math id="mml-ieqn-713"><mml:mn>5.7940</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.1745</td>
<td>1.6759</td>
<td><inline-formula id="ieqn-714"><mml:math id="mml-ieqn-714"><mml:mn>1.5020</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.08</td>
<td><inline-formula id="ieqn-715"><mml:math id="mml-ieqn-715"><mml:mn>5.5840</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-716"><mml:math id="mml-ieqn-716"><mml:mn>5.5430</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.1898</td>
<td>1.7515</td>
<td><inline-formula id="ieqn-717"><mml:math id="mml-ieqn-717"><mml:mn>1.4430</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.09</td>
<td><inline-formula id="ieqn-718"><mml:math id="mml-ieqn-718"><mml:mn>5.5130</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-719"><mml:math id="mml-ieqn-719"><mml:mn>5.2720</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.2016</td>
<td>1.8189</td>
<td><inline-formula id="ieqn-720"><mml:math id="mml-ieqn-720"><mml:mn>1.3850</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap><table-wrap id="table-12">
<label>Table 12</label>
<caption>
<title>The effect exerted by <inline-formula id="ieqn-721"><mml:math id="mml-ieqn-721"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> on <inline-formula id="ieqn-722"><mml:math id="mml-ieqn-722"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-723"><mml:math id="mml-ieqn-723"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col align="center" width="7mm"/>
<col align="center" width="21mm"/>
<col align="center" width="21mm"/>
<col align="center" width="9mm"/>
<col align="center" width="21mm"/>
<col align="center" width="21mm"/> </colgroup>
<thead>
<tr>
<th><inline-formula id="ieqn-724"><mml:math id="mml-ieqn-724"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-725"><mml:math id="mml-ieqn-725"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-726"><mml:math id="mml-ieqn-726"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-727"><mml:math id="mml-ieqn-727"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="thinmathspace" /></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-728"><mml:math id="mml-ieqn-728"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-729"><mml:math id="mml-ieqn-729"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>0.1</td>
<td><inline-formula id="ieqn-730"><mml:math id="mml-ieqn-730"><mml:mn>6.09</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-731"><mml:math id="mml-ieqn-731"><mml:mn>6.9930</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.0471</td>
<td>1.1308</td>
<td><inline-formula id="ieqn-732"><mml:math id="mml-ieqn-732"><mml:mn>1.8370</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.2</td>
<td><inline-formula id="ieqn-733"><mml:math id="mml-ieqn-733"><mml:mn>6.1240</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-734"><mml:math id="mml-ieqn-734"><mml:mn>7.4430</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.0581</td>
<td>1.1053</td>
<td><inline-formula id="ieqn-735"><mml:math id="mml-ieqn-735"><mml:mn>1.9560</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.3</td>
<td><inline-formula id="ieqn-736"><mml:math id="mml-ieqn-736"><mml:mn>6.1580</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-737"><mml:math id="mml-ieqn-737"><mml:mn>7.8930</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.0693</td>
<td>1.0797</td>
<td><inline-formula id="ieqn-738"><mml:math id="mml-ieqn-738"><mml:mn>2.0750</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.4</td>
<td><inline-formula id="ieqn-739"><mml:math id="mml-ieqn-739"><mml:mn>6.1920</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-740"><mml:math id="mml-ieqn-740"><mml:mn>8.3410</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.0801</td>
<td>1.0539</td>
<td><inline-formula id="ieqn-741"><mml:math id="mml-ieqn-741"><mml:mn>2.1930</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.5</td>
<td><inline-formula id="ieqn-742"><mml:math id="mml-ieqn-742"><mml:mn>6.2260</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-743"><mml:math id="mml-ieqn-743"><mml:mn>8.79</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.0907</td>
<td>1.0280</td>
<td><inline-formula id="ieqn-744"><mml:math id="mml-ieqn-744"><mml:mn>2.3120</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.6</td>
<td><inline-formula id="ieqn-745"><mml:math id="mml-ieqn-745"><mml:mn>6.26</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-746"><mml:math id="mml-ieqn-746"><mml:mn>9.24</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.1009</td>
<td>1.0018</td>
<td><inline-formula id="ieqn-747"><mml:math id="mml-ieqn-747"><mml:mn>2.4310</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.7</td>
<td><inline-formula id="ieqn-748"><mml:math id="mml-ieqn-748"><mml:mn>6.2940</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-749"><mml:math id="mml-ieqn-749"><mml:mn>9.6890</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.1103</td>
<td><inline-formula id="ieqn-750"><mml:math id="mml-ieqn-750"><mml:mn>9.7540</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-751"><mml:math id="mml-ieqn-751"><mml:mn>2.55</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.8</td>
<td><inline-formula id="ieqn-752"><mml:math id="mml-ieqn-752"><mml:mn>6.3280</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-753"><mml:math id="mml-ieqn-753"><mml:mn>1.0138</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.1189</td>
<td><inline-formula id="ieqn-754"><mml:math id="mml-ieqn-754"><mml:mn>9.5410</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-755"><mml:math id="mml-ieqn-755"><mml:mn>2.6680</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>0.9</td>
<td><inline-formula id="ieqn-756"><mml:math id="mml-ieqn-756"><mml:mn>6.3620</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-757"><mml:math id="mml-ieqn-757"><mml:mn>1.0588</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.1267</td>
<td><inline-formula id="ieqn-758"><mml:math id="mml-ieqn-758"><mml:mn>9.16</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-759"><mml:math id="mml-ieqn-759"><mml:mn>2.7870</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p><bold>D. Streamlines</bold></p>
<p>Streamlines are a fundamental concept in fluid mechanics, describing the path that fluid particles adhere to in a steady flow. They are defined as curves that are consistently tangent to the velocity vector of the flow, indicating that a fluid element traverses along a streamline without intersecting it.</p>
<p>A fundamental attribute of streamlines is their non-intersection, as the velocity at any location in the flow field has a unique direction. The flow behavior of the fluid can be illustrated by creating streamlined patterns. This mathematical formulation ensures the automatic satisfaction of the continuity equation. They illuminate the overall flow structure, encompassing the presence of areas with elevated or diminished velocity. The streamline plots in <xref ref-type="fig" rid="fig-41">Figs. 41</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-44">44</xref> illustrate that the flow displays symmetry about the vertical <inline-formula id="ieqn-760"><mml:math id="mml-ieqn-760"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula>-axis, so confirming the chosen geometric domain and boundary conditions. This symmetry signifies that the physical forces and boundary effects are equilibrated on both sides of the axis, a typical feature in well-posed fluid dynamics problems.</p>
<fig id="fig-41">
<label>Figure 41</label>
<caption>
<title>Streamline for <inline-formula id="ieqn-761"><mml:math id="mml-ieqn-761"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:math></inline-formula> at <inline-formula id="ieqn-762"><mml:math id="mml-ieqn-762"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; 0.01</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-41.tif"/>
</fig><fig id="fig-42">
<label>Figure 42</label>
<caption>
<title>Streamline for <inline-formula id="ieqn-763"><mml:math id="mml-ieqn-763"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:math></inline-formula> at <inline-formula id="ieqn-764"><mml:math id="mml-ieqn-764"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; 0.05</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-42.tif"/>
</fig><fig id="fig-43">
<label>Figure 43</label>
<caption>
<title>Streamline for <inline-formula id="ieqn-765"><mml:math id="mml-ieqn-765"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:math></inline-formula> at <inline-formula id="ieqn-766"><mml:math id="mml-ieqn-766"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; 0.01</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-43.tif"/>
</fig><fig id="fig-44">
<label>Figure 44</label>
<caption>
<title>Streamline for <inline-formula id="ieqn-767"><mml:math id="mml-ieqn-767"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.9</mml:mn></mml:math></inline-formula> at <inline-formula id="ieqn-768"><mml:math id="mml-ieqn-768"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; 0.01</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_73678-fig-44.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s8">
<label>8</label>
<title>Conclusions</title>
<p>This study effectively addresses a significant gap in the literature by formulating a comprehensive model for non-isothermal Carreau fluid flow in a roll coating process with a fixed constrained wall, a configuration pertinent to industrial thickness control. The primary contributions and engineering results are summarized as follows:
<list list-type="simple">
<list-item><label>(a)</label><p><bold>Innovative Modeling and Validation:</bold> We developed a novel hybrid analytical-numerical framework for this previously unexplored configuration. The excellent agreement between our perturbation solutions and numerical results (FDM, BVP), as vividly demonstrated in <xref ref-type="fig" rid="fig-8">Figs. 8</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-18">18</xref>, confirms the robustness and accuracy of our model. Furthermore, <xref ref-type="fig" rid="fig-19">Figs. 19</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-22">22</xref> validate our approach by showing perfect agreement with the classical Newtonian model for the limiting case <inline-formula id="ieqn-769"><mml:math id="mml-ieqn-769"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
</list-item>
<list-item><label>(b)</label><p><bold>Key Engineering Outcomes and Design Guidance:</bold> The parametric analysis, illustrated through extensive figures, provides direct design insights:</p></list-item>
</list></p>
<p><bold>Coating Thickness Control:</bold> <xref ref-type="fig" rid="fig-19">Figs. 19</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-23">23</xref> show that for shear-thinning fluids <inline-formula id="ieqn-770"><mml:math id="mml-ieqn-770"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, increasing the <inline-formula id="ieqn-771"><mml:math id="mml-ieqn-771"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> promotes a uniform, plug-like velocity profile and significantly enhances coating thickness. <bold>Recommendation</bold>: Use shear-thinning fluids and operate at higher <inline-formula id="ieqn-772"><mml:math id="mml-ieqn-772"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> to achieve thicker coatings with less power.</p>

<p><bold>Energy and Load Management:</bold> <xref ref-type="fig" rid="fig-20">Figs. 20</xref>, <xref ref-type="fig" rid="fig-21">21</xref>, <xref ref-type="fig" rid="fig-39">39</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-40">40</xref> reveal that pressure and separation force can be managed by tuning <inline-formula id="ieqn-773"><mml:math id="mml-ieqn-773"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-774"><mml:math id="mml-ieqn-774"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Higher <inline-formula id="ieqn-775"><mml:math id="mml-ieqn-775"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> increases load capacity but also the separation force. <bold>Recommendation:</bold> To minimize wear and energy consumption, optimize <inline-formula id="ieqn-776"><mml:math id="mml-ieqn-776"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-777"><mml:math id="mml-ieqn-777"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> parameters using the provided RSM models.</p>
<p><bold>Thermal Management:</bold> <xref ref-type="fig" rid="fig-22">Figs. 22</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-30">30</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-38">38</xref> indicate that temperature rises with the <inline-formula id="ieqn-778"><mml:math id="mml-ieqn-778"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-779"><mml:math id="mml-ieqn-779"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Recommendation: In temperature-sensitive processes, carefully control <inline-formula id="ieqn-780"><mml:math id="mml-ieqn-780"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-781"><mml:math id="mml-ieqn-781"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> to prevent product degradation.
<list list-type="simple">
<list-item><label>(c)</label><p><bold>Practical Optimization Framework:</bold> We employed Response Surface Methodology (RSM) to transform our findings into a practical optimization tool. The high coefficients of determination <xref ref-type="table" rid="table-6">Table 6</xref> and the clear trends in the 3-D response surfaces (<xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4</xref>) allow engineers to identify the optimal combination of <inline-formula id="ieqn-782"><mml:math id="mml-ieqn-782"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-783"><mml:math id="mml-ieqn-783"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> to maximize coating thickness while simultaneously minimizing power input and separation force.</p>
</list-item>
<list-item><label>(d)</label><p><bold>Future work and its applicability:</bold> In the future, we will be able to validate this study for a variety of engineering studies, both experimental and theoretical, that include complex structures. (Newtonian and non-Newtonian fluids) by applying slip/no-slip, MHD, and many other fluid properties. We will extend the present model to multi-dimensional and transient analyses using advanced numerical methods and integrate machine learning for faster and more accurate predictions. The extended model will help optimize coating thickness, flow uniformity, and heat transfer in practical non-Newtonian roll-coating systems.</p></list-item>
<list-item><label>(e)</label><p><bold>Limitations of the Present Study:</bold> Although the present study establishes a comprehensive analytical-numerical framework for non-isothermal Carreau fluid flow in roll coating with a fixed constrained wall, several inherent limitations remain. The formulation relies on the lubrication approximation and assumes a thin, steady, laminar film with predominantly unidirectional flow, which may not fully capture high-speed or inertia-dominated coating conditions. The perturbation methodology is applicable only for small <inline-formula id="ieqn-784"><mml:math id="mml-ieqn-784"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula>, restricting its accuracy for strongly elastic or highly non-linear Carreau fluids. Thermal effects are modeled with constant properties and moderate temperature gradients, whereas real coating materials often exhibit temperature-dependent viscosity, density, and conductivity. In addition, the model excludes free-surface deformation, surface tension, slip effects, roll elasticity, and fluid-substrate interactions, all of which can influence industrial roll-coating performance. Moreover, the RSM-based optimization is performed inside a constrained parametric domain, and the resultant predictions should not be generalized without additional validation. These considerations outline the applicability of the existing framework and propose natural directions for further work, including transient simulations, temperature-dependent material characteristics, free-surface dynamics, roll compliance, and enhanced multi-physics integration.</p></list-item>
</list></p>
<p>In summary, this paper provides a validated theoretical mode, along with explicit directions and a practical framework for optimizing industrial roll coating processes. The results indicate that by strategically choosing the fluid&#x2019;s rheological characteristics (shear-thinning behavior) and operating conditions (moderate to high <inline-formula id="ieqn-785"><mml:math id="mml-ieqn-785"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula>), significant enhancements in coating uniformity, process efficiency, and equipment durability can be achieved.</p>
</sec>
</body>
<back>
<ack>
<p>Not applicable.</p>
</ack>
<sec>
<title>Funding Statement</title>
<p>This study is supported by the Talent Project of Tianchi Young-Doctoral Program in Xinjiang Uygur Autonomous Region of China (No. 51052401510), and Natural Science Foundation General Project (Grant Number 2025D01C36) of the Xinjiang Uyghur Autonomous Region of China. Also, This study received financial support from the National Natural Science Foundation of Xinjiang Province (Grant Nos. 2022TSYCTD0019 and 2022D01D32), the China Scholarship Council (CSC) (Grant No. 2021SLJ009915).</p>
</sec>
<sec>
<title>Author Contributions</title>
<p>The concept was developed by Fateh Ali, M. Zahid and Mujahid Islam, and subsequently incorporated into a mathematical model by Mujahid Islam and Fateh Ali. The problem was solved by Mujahid Islam. The manuscript was drafted by Fateh Ali, Xinlong Feng and Sana Naz Maqbool, with supervision provided by Xinlong Feng. Mujahid Islam and Fateh Ali analyzed the underlying physics and contributed to the discussion. Finally, Xinlong Feng and M. Zahid reviewed, edited, and assisted with English language corrections. All authors reviewed the results and approved the final version of the manuscript.</p>
</sec>
<sec sec-type="data-availability">
<title>Availability of Data and Materials</title>
<p>Relevant data for this study are accessible from the corresponding authors upon reasonable inquiry.</p>
</sec>
<sec>
<title>Ethics Approval</title>
<p>Not applicable.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement">
<title>Conflicts of Interest</title>
<p>The authors declare no conflicts of interest to report regarding the present study.</p>
</sec>
<glossary content-type="abbreviations" id="glossary-1">
<title>Nomenclature</title>
<def-list>
<title>Roman Letters
</title>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-786"><mml:math id="mml-ieqn-786"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Velocity components in <inline-formula id="ieqn-787"><mml:math id="mml-ieqn-787"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula> directions&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;<inline-formula id="ieqn-788"><mml:math id="mml-ieqn-788"><mml:mrow><mml:mtext>m</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-789"><mml:math id="mml-ieqn-789"><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Specific Heat capacity&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;<inline-formula id="ieqn-790"><mml:math id="mml-ieqn-790"><mml:mrow><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>kg</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>K</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-791"><mml:math id="mml-ieqn-791"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Dimensionless gravity parameter</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-792"><mml:math id="mml-ieqn-792"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Roll separation force&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2002;<inline-formula id="ieqn-793"><mml:math id="mml-ieqn-793"><mml:mrow><mml:mtext>N</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>m</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-794"><mml:math id="mml-ieqn-794"><mml:mi>g</mml:mi></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Gravitational acceleration constant&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;<inline-formula id="ieqn-795"><mml:math id="mml-ieqn-795"><mml:mrow><mml:mtext>m</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-796"><mml:math id="mml-ieqn-796"><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Coating thickness&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;<inline-formula id="ieqn-797"><mml:math id="mml-ieqn-797"><mml:mrow><mml:mtext>m</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-798"><mml:math id="mml-ieqn-798"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Identity tensor</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-799"><mml:math id="mml-ieqn-799"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Power law index</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-800"><mml:math id="mml-ieqn-800"><mml:mover><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Pressure&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;<inline-formula id="ieqn-801"><mml:math id="mml-ieqn-801"><mml:mrow><mml:mtext>Pa</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-802"><mml:math id="mml-ieqn-802"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Power input&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2002;<inline-formula id="ieqn-803"><mml:math id="mml-ieqn-803"><mml:mrow><mml:mtext>W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>m</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-804"><mml:math id="mml-ieqn-804"><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Temperature&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2002;<inline-formula id="ieqn-805"><mml:math id="mml-ieqn-805"><mml:mrow><mml:mtext>K</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-806"><mml:math id="mml-ieqn-806"><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Rivlin Erickson tensor&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2002;<inline-formula id="ieqn-807"><mml:math id="mml-ieqn-807"><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-808"><mml:math id="mml-ieqn-808"><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Velocity field&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2002;<inline-formula id="ieqn-809"><mml:math id="mml-ieqn-809"><mml:mrow><mml:mtext>m</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-810"><mml:math id="mml-ieqn-810"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Velocity gradient&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;<inline-formula id="ieqn-811"><mml:math id="mml-ieqn-811"><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-812"><mml:math id="mml-ieqn-812"><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Half of the nip region&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;<inline-formula id="ieqn-813"><mml:math id="mml-ieqn-813"><mml:mrow><mml:mtext>m</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-814"><mml:math id="mml-ieqn-814"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Separation point&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;<inline-formula id="ieqn-815"><mml:math id="mml-ieqn-815"><mml:mrow><mml:mtext>m</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-816"><mml:math id="mml-ieqn-816"><mml:mrow><mml:mtext>Re</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>U</mml:mi><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mfrac></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Reynolds number</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-817"><mml:math id="mml-ieqn-817"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>U</mml:mi></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Wiesenberger number</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-818"><mml:math id="mml-ieqn-818"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Brickman number</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-819"><mml:math id="mml-ieqn-819"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>U</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Eckert number</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-820"><mml:math id="mml-ieqn-820"><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">Pr</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mfrac></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Prandtl number</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-821"><mml:math id="mml-ieqn-821"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Nusselt number</p>
</def>
</def-item>
</def-list>
<def-list>
<title>Greek Letters</title>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-822"><mml:math id="mml-ieqn-822"><mml:mover><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Stress tensor&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2002;<inline-formula id="ieqn-823"><mml:math id="mml-ieqn-823"><mml:mrow><mml:mtext>Pa</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-824"><mml:math id="mml-ieqn-824"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Fluid elasticity</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-825"><mml:math id="mml-ieqn-825"><mml:msup><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Shear rate&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2002;<inline-formula id="ieqn-826"><mml:math id="mml-ieqn-826"><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-827"><mml:math id="mml-ieqn-827"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Coating thickness</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-828"><mml:math id="mml-ieqn-828"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Viscosity&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;<inline-formula id="ieqn-829"><mml:math id="mml-ieqn-829"><mml:mrow><mml:mtext>Pa</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-830"><mml:math id="mml-ieqn-830"><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Infinite shear-rate viscosities&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;<inline-formula id="ieqn-831"><mml:math id="mml-ieqn-831"><mml:mrow><mml:mtext>Pa</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-832"><mml:math id="mml-ieqn-832"><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Zero shear-rate viscosities&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;<inline-formula id="ieqn-833"><mml:math id="mml-ieqn-833"><mml:mrow><mml:mtext>Pa</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-834"><mml:math id="mml-ieqn-834"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Fluid density&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;<inline-formula id="ieqn-835"><mml:math id="mml-ieqn-835"><mml:mrow><mml:mtext>kg</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>m</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></p>
</def>
</def-item>
</def-list>
</glossary>
<ref-list content-type="authoryear">
<title>References</title>
<ref id="ref-1"><label>[1]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Hermia</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <chapter-title>Blocking filtration. application to non-Newtonian fluids</chapter-title>. In: <source>Mathematical models and design methods in solid-liquid separation</source>. <publisher-loc>Berlin/Heidelberg, Germany</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name>; <year>1985</year>. p. <fpage>83</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-94-009-5091-7_5</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-2"><label>[2]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Awais</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Salahuddin</surname> <given-names>T</given-names></string-name>, <string-name><surname>Muhammad</surname> <given-names>S</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Evaluating the thermo-physical characteristics of non-Newtonian Casson fluid with enthalpy change</article-title>. <source>Therm Sci Eng Prog</source>. <year>2023</year>;<volume>42</volume>:<fpage>101948</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.tsep.2023.101948</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-3"><label>[3]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Toghraie</surname> <given-names>D</given-names></string-name>, <string-name><surname>Esfahani</surname> <given-names>NN</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zarringhalam</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shirani</surname> <given-names>N</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rostami</surname> <given-names>S</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Blood flow analysis inside different arteries using non-Newtonian Sisko model for application in biomedical engineering</article-title>. <source>Comput Meth Programs Biomed</source>. <year>2020</year>;<volume>190</volume>:<fpage>105338</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cmpb.2020.105338</pub-id>; <pub-id pub-id-type="pmid">32007837</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-4"><label>[4]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Liu</surname> <given-names>TJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lin</surname> <given-names>HM</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hong</surname> <given-names>CN</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Comparison of two numerical methods for the solution of non-Newtonian flow in ducts</article-title>. <source>Num Meth Fluids</source>. <year>1988</year>;<volume>8</volume>(<issue>7</issue>):<fpage>845</fpage>&#x2013;<lpage>61</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1002/fld.1650080707</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-5"><label>[5]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yasir</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ahmed</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Khan</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ch</surname> <given-names>MMI</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ayub</surname> <given-names>M</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Study on time-dependent Oldroyd-B fluid flow over a convectively heated surface with Cattaneo-Christov theory</article-title>. <source>Waves Random Complex Medium</source>. <year>2025</year>;<volume>35</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>144</fpage>&#x2013;<lpage>61</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1080/17455030.2021.2021316</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-6"><label>[6]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Nayfeh</surname> <given-names>AH</given-names></string-name></person-group>. <source>Perturbation methods</source>. <publisher-loc>Hoboken, NJ, USA</publisher-loc>: <publisher-name>John Wiley &#x0026; Sons</publisher-name>; <year>2024</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-7"><label>[7]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Coyle</surname> <given-names>DJ</given-names></string-name></person-group>. <source>The fluid mechanics of roll coating: steady flows, stability, and rheology</source>. <publisher-loc>Minneapolis, MN, USA</publisher-loc>: <publisher-name>University of Minnesota</publisher-name>; <year>1984</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-8"><label>[8]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Sullivan</surname> <given-names>TM</given-names></string-name>, <string-name><surname>Middleman</surname> <given-names>S</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Roll coating in the presence of a fixed constraining boundary</article-title>. <source>Chem Eng Commun</source>. <year>1979</year>;<volume>3</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>469</fpage>&#x2013;<lpage>82</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00986447908935879</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-9"><label>[9]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Greener</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Middleman</surname> <given-names>S</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Blade-coating of a viscoelastic fluid</article-title>. <source>Polym Eng Sci</source>. <year>1974</year>;<volume>14</volume>(<issue>11</issue>):<fpage>791</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1002/pen.760141110</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-10"><label>[10]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Hintermaier</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>White</surname> <given-names>R</given-names></string-name></person-group>. <article-title>The splitting of a water film between rotating rolls</article-title>. <source>Tappi J</source>. <year>1965</year>;<volume>48</volume>(<issue>11</issue>):<fpage>617</fpage>&#x2013;<lpage>25</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-11"><label>[11]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Greener</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Middleman</surname> <given-names>S</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Reverse roll coating of viscous and viscoelastic liquids</article-title>. <source>Ind Eng Chem Fund</source>. <year>1981</year>;<volume>20</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>63</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1021/i100001a012</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-12"><label>[12]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Owens</surname> <given-names>MS</given-names></string-name>, <string-name><surname>Vinjamur</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Scriven</surname> <given-names>LE</given-names></string-name>, <string-name><surname>Macosko</surname> <given-names>CW</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Misting of non-Newtonian liquids in forward roll coating</article-title>. <source>J Non Newton Fluid Mech</source>. <year>2011</year>;<volume>166</volume>(<issue>19&#x2013;20</issue>):<fpage>1123</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jnnfm.2011.06.008</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-13"><label>[13]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>L&#x00E9;cuyer</surname> <given-names>HA</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mmbaga</surname> <given-names>JP</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hayes</surname> <given-names>RE</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bertrand</surname> <given-names>FH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tanguy</surname> <given-names>PA</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Modelling of forward roll coating flows with a deformable roll: application to non-Newtonian industrial coating formulations</article-title>. <source>Comput Chem Eng</source>. <year>2009</year>;<volume>33</volume>(<issue>9</issue>):<fpage>1427</fpage>&#x2013;<lpage>37</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compchemeng.2009.04.001</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-14"><label>[14]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ascanio</surname> <given-names>G</given-names></string-name>, <string-name><surname>Carreau</surname> <given-names>PJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tanguy</surname> <given-names>PA</given-names></string-name></person-group>. <article-title>High-speed roll coating with complex rheology fluids</article-title>. <source>Exp Fluids</source>. <year>2006</year>;<volume>40</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>14</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00348-005-0025-5</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-15"><label>[15]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Echendu</surname> <given-names>SOS</given-names></string-name></person-group>. <source>Computational and rheological studies for coating flows</source>. <publisher-loc>Swansea, UK</publisher-loc>: <publisher-name>Swansea University</publisher-name>; <year>2013</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-16"><label>[16]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Raske</surname> <given-names>N</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hewson</surname> <given-names>RW</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kapur</surname> <given-names>N</given-names></string-name>, <string-name><surname>de Boer</surname> <given-names>GN</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A predictive model for discrete cell gravure roll coating</article-title>. <source>Phys Fluids</source>. <year>2017</year>;<volume>29</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>062101</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.4984127</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-17"><label>[17]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Abdal</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Taha</surname> <given-names>T</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ali</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zulqarnain</surname> <given-names>RM</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yook</surname> <given-names>SJ</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Neural networking-based approach for examining heat transfer and bioconvection in non-Newtonian fluid with chemical reaction over a stretching sheet</article-title>. <source>Case Stud Therm Eng</source>. <year>2025</year>;<volume>69</volume>:<fpage>106047</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.csite.2025.106047</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-18"><label>[18]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Rajagopal</surname> <given-names>KR</given-names></string-name></person-group>. <chapter-title>Mechanics of non-Newtonian fluids</chapter-title>. In: <source>Recent developments in theoretical fluid mechanics</source>. <publisher-loc>Boca Raton, FL, USA</publisher-loc>: <publisher-name>Chapman and Hall/CRC</publisher-name>; <year>2023</year>. p. <fpage>129</fpage>&#x2013;<lpage>62</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1201/9781003417026-5</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-19"><label>[19]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Shahzad</surname> <given-names>MH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nadeem</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Awan</surname> <given-names>AU</given-names></string-name>, <string-name><surname>Allahyani</surname> <given-names>SA</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ameer Ahammad</surname> <given-names>N</given-names></string-name>, <string-name><surname>Eldin</surname> <given-names>SM</given-names></string-name></person-group>. <article-title>On the steady flow of non-Newtonian fluid through multi-stenosed elliptical artery: a theoretical model</article-title>. <source>Ain Shams Eng J</source>. <year>2024</year>;<volume>15</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>102262</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.asej.2023.102262</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-20"><label>[20]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Khaliq</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Abbas</surname> <given-names>Z</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Analysis of calendering process of non-isothermal flow of non-Newtonian fluid: a perturbative and numerical study</article-title>. <source>J Plast Film Sheeting</source>. <year>2021</year>;<volume>37</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>338</fpage>&#x2013;<lpage>66</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1177/8756087920979024</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-21"><label>[21]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Jang</surname> <given-names>J-Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname> <given-names>P-Y</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Reverse roll coating flow with non-Newtonian fluids</article-title>. <source>Commun Comput Phys</source>. <year>2009</year>;<volume>6</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>536</fpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-22"><label>[22]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Shahzad</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hafeez</surname> <given-names>MB</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shah</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Alshehri</surname> <given-names>AM</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Study of slip effects in reverse roll coating process using non-isothermal couple stress fluid</article-title>. <source>Coatings</source>. <year>2021</year>;<volume>11</volume>(<issue>10</issue>):<fpage>1249</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.3390/coatings11101249</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-23"><label>[23]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Devisetti</surname> <given-names>SK</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bousfield</surname> <given-names>DW</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Fluid absorption during forward roll coating of porous webs</article-title>. <source>Chem Eng Sci</source>. <year>2010</year>;<volume>65</volume>(<issue>11</issue>):<fpage>3528</fpage>&#x2013;<lpage>37</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ces.2010.02.042</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-24"><label>[24]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Bhatti</surname> <given-names>MM</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ellahi</surname> <given-names>R</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sait</surname> <given-names>SM</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Numerical investigation of magnetized nanofluid flow in a non-Darcian medium with convective heating conditions across a rotating disk</article-title>. <source>Int J Numer Meth Heat Fluid Flow</source>. <year>2025</year>;<volume>35</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>1736</fpage>&#x2013;<lpage>63</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1108/hff-03-2025-0135</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-25"><label>[25]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Farooq</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rehman</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ma</surname> <given-names>WX</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Comparative study of regression-based data-driven models for thermally stratified Carreau nanofluids with magnesium oxide nanoparticles</article-title>. <source>Phys Fluids</source>. <year>2025</year>;<volume>37</volume>(<issue>8</issue>):<fpage>082032</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1063/5.0274063</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-26"><label>[26]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Anderson</surname> <given-names>MJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Whitcomb</surname> <given-names>PJ</given-names></string-name></person-group>. <source>RSM simplified: optimizing processes using response surface methods for design of experiments</source>. <publisher-loc>Boca Raton, FL, USA</publisher-loc>: <publisher-name>Productivity Press</publisher-name>; <year>2016</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-27"><label>[27]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Milani Shirvan</surname> <given-names>K</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mamourian</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mirzakhanlari</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ellahi</surname> <given-names>R</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Two phase simulation and sensitivity analysis of effective parameters on combined heat transfer and pressure drop in a solar heat exchanger filled with nanofluid by RSM</article-title>. <source>J Mol Liq</source>. <year>2016</year>;<volume>220</volume>:<fpage>888</fpage>&#x2013;<lpage>901</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.molliq.2016.05.031</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-28"><label>[28]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Greener</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Middleman</surname> <given-names>S</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Theoretical and experimental studies of the fluid dynamics of a two-roll coater</article-title>. <source>Ind Eng Chem Fund</source>. <year>1979</year>;<volume>18</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>35</fpage>&#x2013;<lpage>41</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1021/i160069a009</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-29"><label>[29]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ali</surname> <given-names>F</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hou</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Feng</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Odeyemi</surname> <given-names>JK</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zahid</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hussain</surname> <given-names>S</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Optimization and sensitivity analysis of heat transfer for Powell-Eyring fluid between rotating rolls with temperature-dependent viscosity: a mathematical modeling approach</article-title>. <source>Phys Fluids</source>. <year>2024</year>;<volume>36</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>053110</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1063/5.0211313</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-30"><label>[30]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Park</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shin</surname> <given-names>K</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname> <given-names>C</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Roll-to-roll coating technology and its applications: a review</article-title>. <source>Int J Precis Eng Manuf</source>. <year>2016</year>;<volume>17</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>537</fpage>&#x2013;<lpage>50</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s12541-016-0067-z</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-31"><label>[31]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Rehman</surname> <given-names>MIU</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hamid</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jamshed</surname> <given-names>W</given-names></string-name>, <string-name><surname>Eid</surname> <given-names>MR</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Numerical study of electromagnetically controlled Carreau nanofluid stagnation point flow over a stretchable surface in Darcy-Forchheimer porous medium</article-title>. <source>Z Angew Math Mech</source>. <year>2025</year>;<volume>105</volume>(<issue>10</issue>):<fpage>e70243</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1002/zamm.70243</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-32"><label>[32]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ur Rehman</surname> <given-names>MI</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hamid</surname> <given-names>A</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Multi-physics modeling of magnetohydrodynamic Carreau fluid flow with thermal radiation and Darcy-Forchheimer effects: a study on Soret and Dufour phenomena</article-title>. <source>J Therm Anal Calorim</source>. <year>2023</year>;<volume>148</volume>(<issue>24</issue>):<fpage>13883</fpage>&#x2013;<lpage>94</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10973-023-12699-9</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-33"><label>[33]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Montgomery</surname> <given-names>DC</given-names></string-name></person-group>. <source>Introduction to statistical quality control</source>. <edition>8th ed</edition>. <publisher-loc>Hoboken, NJ, USA</publisher-loc>: <publisher-name>John Wiley &#x0026; Sons</publisher-name>; <year>2020</year>.</mixed-citation></ref>
</ref-list>
</back></article>




















































