<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20241031//EN" "JATS-journalpublishing1-4.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
  <front>
    <journal-meta>
      <journal-id journal-id-type="publisher-id">ojapps</journal-id>
      <journal-title-group>
        <journal-title>Open Journal of Applied Sciences</journal-title>
      </journal-title-group>
      <issn pub-type="epub">2165-3925</issn>
      <issn pub-type="ppub">2165-3917</issn>
      <publisher>
        <publisher-name>Scientific Research Publishing</publisher-name>
      </publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.4236/ojapps.2026.169172</article-id>
      <article-id pub-id-type="publisher-id">ojapps-153762</article-id>
      <article-categories>
        <subj-group>
          <subject>Article</subject>
        </subj-group>
        <subj-group>
          <subject>Biomedical</subject>
          <subject>Life Sciences</subject>
          <subject>Chemistry</subject>
          <subject>Materials Science</subject>
          <subject>Computer Science</subject>
          <subject>Communications</subject>
          <subject>Engineering</subject>
          <subject>Physics</subject>
          <subject>Mathematics</subject>
        </subj-group>
      </article-categories>
      <title-group>
        <article-title>Integral Transform Solution through Confluent Hypergeometric Functions for Convective Heat Transfer in a Circular Pipe under Axially Varying Wall Heat Flux</article-title>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author">
          <contrib-id contrib-id-type="orcid">0000-0003-1665-2620</contrib-id>
          <name name-style="western">
            <surname>Lamien</surname>
            <given-names>Bernard</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="western">
            <surname>Sanogo</surname>
            <given-names>Satafa</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="western">
            <surname>Tougri</surname>
            <given-names>Inoussa</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="western">
            <surname>Beidari</surname>
            <given-names>Mohamed</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
      </contrib-group>
      <aff id="aff1"><label>1</label> Laboratoire Multidisciplinaire de Recherche en Sciences de l’Ingénieur, Ecole Polytechnique de Ouagadougou, Ouagadougou, Burkina Faso </aff>
      <author-notes>
        <fn fn-type="conflict" id="fn-conflict">
          <p>The authors declare no conflicts of interest regarding the publication of this paper.</p>
        </fn>
      </author-notes>
      <pub-date pub-type="epub">
        <day>07</day>
        <month>09</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <pub-date pub-type="collection">
        <month>09</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <volume>16</volume>
      <issue>09</issue>
      <fpage>3131</fpage>
      <lpage>3152</lpage>
      <history>
        <date date-type="received">
          <day>20</day>
          <month>07</month>
          <year>2026</year>
        </date>
        <date date-type="accepted">
          <day>07</day>
          <month>09</month>
          <year>2026</year>
        </date>
        <date date-type="published">
          <day>10</day>
          <month>09</month>
          <year>2026</year>
        </date>
      </history>
      <permissions>
        <copyright-statement>© 2026 by the authors and Scientific Research Publishing Inc.</copyright-statement>
        <copyright-year>2026</copyright-year>
        <license license-type="open-access">
          <license-p> This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license ( <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/</ext-link> ). </license-p>
        </license>
      </permissions>
      <self-uri content-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.4236/ojapps.2026.169172">https://doi.org/10.4236/ojapps.2026.169172</self-uri>
      <abstract>
        <p>In this paper, convective heat transfer in a circular pipe is investigated for the case of a thermally developing laminar flow, by considering an axially varying wall heat flux and heat losses to the surrounding. The Integral Transform Technique is used in combination with a boundary filter solution, aiming to improve the convergence behavior of the associated eigenfunctions expansion. The associated linear eigenvalue problem yields a transcendental equation and eigenfunctions in the form of confluent hypergeometric function. The developed analytical solution is computed with MATLAB symbolic computation offering a straightforward way for the evaluation of the integral terms. Solution verification is performed by comparing the computed analytical solution with the solution obtained with COMSOL Multiphysics, a commercial Finite Element software, for the case of a uniform and a variable wall heat flux. Finally, it is shown that the temperature distribution and the local Nusselt number quickly converge with a relatively small number of eigenfunctions for the prescribed exponential wall heat flux examined herein.</p>
      </abstract>
      <kwd-group kwd-group-type="author-generated" xml:lang="en">
        <kwd>Convective Heat Transfer</kwd>
        <kwd>Integral Transform Technique</kwd>
        <kwd>Nusselt Number</kwd>
        <kwd>Confluent Hypergeometric Function</kwd>
      </kwd-group>
    </article-meta>
  </front>
  <body>
    <sec id="sec1">
      <title>1. Introduction</title>
      <p>Numerical methods for solving differential equations (partial or ordinary) occupy an important place in the numerical simulation of physical, chemical, and biological phenomena due to their flexibility to take into account non-linear problems and complex geometries. Various commercial numerical simulation software available make use of numerical methods such as the finite difference method, the finite volume method, or the finite element method. A common point between these methods is that they require a spatial and temporal mesh, and user experience is often an asset to obtain satisfactory solutions. However, the development of analytical and hybrid solution methods remains necessary to provide benchmark solutions and perform asymptotic analysis for several problems of practical interest [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]. In addition, these methods can have a relatively low computational cost and thus prove to be an interesting alternative, particularly for solving inverse problems, optimization problems, or simulation problems under uncertainties in which the solution of the differential equation requires several evaluations. Moreover, these methods allow better error control.</p>
      <p>Internal convective heat transfer has several applications in engineering. For instance, in the analysis of heat exchangers, one seeks to determine the amount of heat gained or lost by a fluid stream. Achieving this objective involves modeling convective heat transfer followed by solving the differential equations obtained using analytical, numerical, or even hybrid methods. Hydrodynamically developed flow, with developing thermal boundary layer, often referred as the classical Graetz problem, describes the evolution of the temperature field during laminar flow in a circular pipe with a constant wall temperature [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]. On the other hand, several versions of the Graetz problem, often referred to as extensions of the Graetz problem, have been investigated by different authors [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>]. These include consideration of axial diffusion, viscous dissipation forces, and other types of boundary conditions [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>]. In practical applications of heat exchangers or solar collectors, non-uniform thermal boundary conditions with heat losses are likely to occur, thus requiring a special attention [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>]. While in [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>], an exact analytical solution for thermally developing tube flow with variable wall heat flux was considered under ideal condition, herein we provide a solution by accounting for heat losses to the surrounding. Moreover, as compared to [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>], we make use of a different splitting procedure and the eigenvalue problem is treated analytically yielding confluent hypergeometric functions.</p>
      <p>The objective of this work is thus, to develop an analytical solution for the steady state forced convection heat transfer in a circular pipe, for an hydrodynamically developed flow in laminar regime and developing thermal boundary layer, by considering an axially varying wall heat flux and heat losses to the surrounding. From such development, the computation of the Nusselt number is straightforward. </p>
    </sec>
    <sec id="sec2">
      <title>2. General Formalism</title>
      <p>Mikhailov and Ozisik, [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>] analyzed a wide range of heat and mass transfer problems encountered in different applications of practical interest. In order to treat these problems in a systematic and unified approach, they proceeded to the classification of the linear problems of mass and heat diffusion examined in seven (07) classes. This classification will subsequently be adopted by several authors [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]. Class 1 problems, included the diffusion of heat or mass in transient regime in a finite domain of arbitrary geometry. The mathematical formulation of this class of problems is given by Equations (1a)-(1c) below [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]:</p>
      <disp-formula id="FD1">
        <label>(1a)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:mi>w</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mi>T</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>∇</mml:mo>
            <mml:mi>k</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>∇</mml:mo>
            <mml:mi>T</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>d</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mi>T</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>P</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
              <mml:mi>x</mml:mi>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mi>V</mml:mi>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>t</mml:mi>
            <mml:mo>&gt;</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD2">
        <label>(1b)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:mi>T</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>f</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
              <mml:mi>x</mml:mi>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mi>V</mml:mi>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD3">
        <label>(1c)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:mi>γ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mi>T</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>β</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mi>k</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mi>T</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>ϕ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
              <mml:mi>x</mml:mi>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mi>S</mml:mi>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi> T </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> x </mml:mi></mml:mstyle><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> represents the temperature or concentration at a point <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> x </mml:mi></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> in space and at a given time <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> ; <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> x </mml:mi></mml:mstyle><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mo stretchy="false"> ( </mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> x </mml:mi></mml:mstyle><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo stretchy="false"> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> represent source terms; <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi> w </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> x </mml:mi></mml:mstyle><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>,</italic><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> x </mml:mi></mml:mstyle><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>,</italic><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> x </mml:mi></mml:mstyle><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the thermophysical properties of the medium; depending on the values of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi> γ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi> β </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we can obtain boundary conditions of the Dirichlet, Neuman or Robin type.</p>
      <p>One of the widely used analytical methods for solving heat diffusion problems is the separation of variables method. However, it is important to note that the source terms of the governing equation and the boundary conditions are non-separable, which makes it impossible to obtain an analytical solution by the separation of variables method. On the other hand, the classical integral transformation method used in this study is perfectly suited for this type of problem. It consists of representing the solution of the problem in the form of an expansion in eigenfunctions of the solution. The systematic and unified approach as described by [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>] allows the formal solution of class 1 problems to be written in a general form. The development of the formal solution is omitted; interested readers may consult references [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>].</p>
      <p>Experiments have shown slow convergence of the eigenfunction expansion near non-homogeneous boundary conditions, and therefore requires more terms to ensure convergence. However, finding the solution of the problem in the form of a solution to a particular problem and a problem with homogeneous boundary conditions can circumvent this difficulty.</p>
      <p>Assuming that,</p>
      <disp-formula id="FD4">
        <label>(2)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:mi>T</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>T</mml:mi>
              <mml:mi>s</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>T</mml:mi>
              <mml:mo>*</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Then the formal solution of class 1 problems obtained by integral transformation is in the form:</p>
      <disp-formula id="FD5">
        <label>(3)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:mi>T</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>T</mml:mi>
              <mml:mi>s</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>;</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:munderover>
                <mml:mo>∑</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>∞</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>/</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>N</mml:mi>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>f</mml:mi>
                        <mml:mo>¯</mml:mo>
                      </mml:mover>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:msup>
                      <mml:mtext>e</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>μ</mml:mi>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msup>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:munderover>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                        </mml:munderover>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>g</mml:mi>
                              <mml:mo>¯</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mo>′</mml:mo>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mtext>e</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>μ</mml:mi>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                              <mml:mo>′</mml:mo>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msup>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mo>′</mml:mo>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Ψ </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denote the associated eigenvalues and eigenfunctions and are obtained from the solution of the eigenvalue problem and the associated eigenvalue equation. The associated eigenvalue problem is part of a class of problems known as the Sturm-Liouville problem, and is chosen to correspond to the homogeneous version of the problem after separation of variables. <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> x </mml:mi></mml:mstyle><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> x </mml:mi></mml:mstyle><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denote the variables of the particular problem and the problem with homogeneous boundary conditions and are obtained respectively from the boundary value problems given by the following Equations (4a)-(4b) and Equations (5a)-(5c):</p>
      <disp-formula id="FD6">
        <label>(4a)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:mo>∇</mml:mo>
            <mml:mi>k</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>∇</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>T</mml:mi>
              <mml:mi>s</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>;</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>d</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>T</mml:mi>
              <mml:mi>s</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>;</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>P</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
              <mml:mi>x</mml:mi>
            </mml:mstyle>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>V</mml:mi>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD7">
        <label>(4b)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:mi>γ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>T</mml:mi>
              <mml:mi>s</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>;</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>β</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mi>k</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:mo>;</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>ϕ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
              <mml:mi>x</mml:mi>
            </mml:mstyle>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>S</mml:mi>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>It should be noted that in the particular problem, time is treated as a parameter and not as an independent variable, hence the notation «;»</p>
      <disp-formula id="FD8">
        <label>(5a)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:mi>w</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mo>*</mml:mo>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>∇</mml:mo>
            <mml:mi>k</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>∇</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>T</mml:mi>
              <mml:mo>*</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>d</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>T</mml:mi>
              <mml:mo>*</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mo>*</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mo>;</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
              <mml:mi>x</mml:mi>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mi>V</mml:mi>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>t</mml:mi>
            <mml:mo>&gt;</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD9">
        <label>(5b)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>T</mml:mi>
              <mml:mo>*</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>f</mml:mi>
              <mml:mo>*</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>f</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>T</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>;</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD10">
        <label>(5c)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:mi>γ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>T</mml:mi>
              <mml:mo>*</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>β</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mi>k</mml:mi>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mo>*</mml:mo>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:munder accentunder="true">
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>˜</mml:mo>
            </mml:munder>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mi>S</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>t</mml:mi>
            <mml:mo>&gt;</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The terms <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> f </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> g </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> appearing in the formal solution given by Equation (3) are respectively the norm, the integral transform of the initial condition Equation (5b), the integral transform of the source term and are defined as,</p>
      <disp-formula id="FD11">
        <label>(6)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>N</mml:mi>
              <mml:mi>i</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:munder>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mi>V</mml:mi>
                </mml:munder>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>[</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>]</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mtext>d</mml:mtext>
            <mml:mi>V</mml:mi>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD12">
        <label>(7)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>f</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>i</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:munder>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mi>V</mml:mi>
                </mml:munder>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>f</mml:mi>
                    <mml:mo>*</mml:mo>
                  </mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>V</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>with,</p>
      <disp-formula id="FD13">
        <label>(7a)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>f</mml:mi>
              <mml:mo>*</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>f</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>T</mml:mi>
              <mml:mi>s</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>;</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and</p>
      <disp-formula id="FD14">
        <label>(8)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>g</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>i</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>′</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:munder>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mi>V</mml:mi>
                </mml:munder>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>P</mml:mi>
                    <mml:mo>*</mml:mo>
                  </mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>V</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>with,</p>
      <disp-formula id="FD15">
        <label>(8a)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mo>*</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>w</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:mo>;</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
    </sec>
    <sec id="sec3">
      <title>3. Analytical Solution for Thermally Developing Pipe Flow with Axially Varying Wall Heat Flux with Heat Losses</title>
      <sec id="sec3dot1">
        <title>3.1. Description of the Physical Problem and Mathematical Formulation</title>
        <p>We consider steady-state heat transfer in a hydrodynamically developed flow and in thermal development within a circular pipe subjected to an axially variable wall heat flux, and with heat losses to the surrounding environment (see <xref ref-type="fig" rid="fig1">Figure 1</xref>). Furthermore, axial conduction and natural convection are negligible. The fluid enters the pipe at a uniform temperature <italic>T</italic><sub>0</sub>.</p>
        <fig id="fig1">
          <label>Figure 1</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313915-rId81.jpeg?20260910112902" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 1.</bold> Physical problem.</p>
        <p>Based on the assumptions made, the mathematical formulation of the problem is given by the following Equation:</p>
        <disp-formula id="FD16">
          <label>(9a)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>r</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>z</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mi>r</mml:mi>
              </mml:mfrac>
              <mml:mfrac>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>∂</mml:mo>
                      <mml:mi>T</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>r</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>∂</mml:mo>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>&lt;</mml:mo>
              <mml:mi>r</mml:mi>
              <mml:mo>&lt;</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>r</mml:mi>
                <mml:mi>w</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>z</mml:mi>
              <mml:mo>&gt;</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Subject to the initial condition,</p>
        <disp-formula id="FD17">
          <label>(9b)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>T</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>T</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>&lt;</mml:mo>
              <mml:mi>r</mml:mi>
              <mml:mo>&lt;</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>r</mml:mi>
                <mml:mi>w</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>z</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>And the boundary conditions,</p>
        <disp-formula id="FD18">
          <label>(9c)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>T</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>r</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>z</mml:mi>
              <mml:mo>&gt;</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD19">
          <label>(9d)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>T</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>r</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>q</mml:mi>
                <mml:mi>w</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>z</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mi>h</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>r</mml:mi>
                        <mml:mi>w</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mi>∞</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>z</mml:mi>
              <mml:mo>&gt;</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where,</p>
        <disp-formula id="FD20">
          <label>(10a)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>q</mml:mi>
                <mml:mi>w</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>z</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>q</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mtext>e</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mi>m</mml:mi>
                  <mml:mi>z</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD21">
          <label>(10b)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>r</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:msub>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mi>m</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>r</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>r</mml:mi>
                        <mml:mi>w</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p><italic>T</italic> denotes the temperature, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> q </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denotes the applied boundary heat flux, where <italic>m</italic> is a scale parameter of dimension m<sup>−</sup><sup>1</sup>, <italic>h</italic> the heat transfer coefficient between the wall and the surrounding medium at temperature <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      </sec>
      <sec id="sec3dot2">
        <title>3.2. Mathematical Formulation in Dimensionless Form</title>
        <p>Equations (9) given above, expressed in dimensionless form, are given as follows:</p>
        <disp-formula id="FD22">
          <label>(11a)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>Θ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>R</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>Z</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mi>R</mml:mi>
              </mml:mfrac>
              <mml:mfrac>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>∂</mml:mo>
                      <mml:mi>Θ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>R</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>∂</mml:mo>
                      <mml:mi>R</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Subject to the initial condition</p>
        <disp-formula id="FD23">
          <label>(11b)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Θ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>And the boundary conditions</p>
        <disp-formula id="FD24">
          <label>(11c)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>Θ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>R</mml:mi>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>Z</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>R</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mo>&gt;</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD25">
          <label>(11d)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>Θ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>R</mml:mi>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>Z</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>R</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>Q</mml:mi>
                <mml:mi>w</mml:mi>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>Z</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mi>B</mml:mi>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>Θ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mo>&gt;</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where the following dimensionless parameters and variables were introduced:</p>
        <disp-formula id="FD26">
          <label>(12a)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Θ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mi>∞</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mi>∞</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD27">
          <label>(12b)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mi>r</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD28">
          <label>(12c)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>U</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>R</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>f</mml:mi>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>R</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD29">
          <label>(12d)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mi>z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD30">
          <label>(12e)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>Q</mml:mi>
                <mml:mi>w</mml:mi>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>Z</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>q</mml:mi>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>T</mml:mi>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>T</mml:mi>
                        <mml:mi>∞</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>Q</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:msubsup>
              <mml:msup>
                <mml:mtext>e</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD31">
          <label>(12f)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>B</mml:mi>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>h</mml:mi>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Equations (12a)-(12f) respectively designate the following dimensionless variables and parameters: temperature, radial position, velocity profile, axial position, prescribed wall heat flux, Biot number. In Equation (12e), <italic>M</italic> denotes the dimensionless counterpart of the scale parameter <italic>m</italic>.</p>
      </sec>
      <sec id="sec3dot3">
        <title>3.3. Solution of the Problem through the Integral Transformation Technique</title>
        <p>We first proceed in establishing a correspondence between the problem under study given by Equations (11a)-(11d) with the general formalism given by Equations (1a)-(1c) in Section 2. By doing so, we can write the following for the variables and the geometry</p>
        <disp-formula id="FD32">
          <label>(13a-d)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>T</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>Θ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD33">
          <label>(13e-g)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>S</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>d</mml:mtext>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mtext>d</mml:mtext>
              <mml:mi>R</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>while for the governing equation and the initial condition, we have</p>
        <disp-formula id="FD34">
          <label>(14a-e)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>w</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>d</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>f</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>with the associated boundary conditions:</p>
        <disp-formula id="FD35">
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>:</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>γ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>β</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>ϕ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD36">
          <label>(15a-f)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>:</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>γ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>B</mml:mi>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>β</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>ϕ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>Q</mml:mi>
                <mml:mi>w</mml:mi>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>Z</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The formal solution in this case is given as follow (see Equation (3)):</p>
        <disp-formula id="FD37">
          <label>(16)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Θ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mstyle displaystyle="true">
                <mml:munderover>
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>∞</mml:mi>
                </mml:munderover>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>N</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>R</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>f</mml:mi>
                      <mml:mo>¯</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msup>
                    <mml:mtext>e</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>μ</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mi>Z</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mo>∫</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mi>Z</mml:mi>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>g</mml:mi>
                            <mml:mo>¯</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>Z</mml:mi>
                            <mml:mo>′</mml:mo>
                          </mml:msup>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mtext>e</mml:mtext>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>μ</mml:mi>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>Z</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                                  <mml:mo>′</mml:mo>
                                </mml:msup>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mo>′</mml:mo>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Θ</mml:mi>
                <mml:mi>s</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>It is recalled here that we are seeking the solution of the problem given by Equations (11a)-(11d) in the form,</p>
        <disp-formula id="FD38">
          <label>(17)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Θ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Θ</mml:mi>
                <mml:mi>s</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Θ</mml:mi>
                <mml:mi>h</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where the first and second term of the right-hand side represent respectively, the dimensionless temperature of the particular problem and of the homogeneous problem.</p>
        <p>Here, the choice of a boundary condition filter is appropriate, and the objective is to make the boundary conditions homogeneous. We use a linear boundary condition filter in the form</p>
        <disp-formula id="FD39">
          <label>(18)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Θ</mml:mi>
                <mml:mi>s</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>a</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>Z</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>b</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>Z</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Substituting Equation (18) into the boundary conditions given by Equations (11c)-(11d), we obtain the following system of equations:</p>
        <disp-formula id="FD40">
          <label>(19a)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mtable columnalign="left">
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mi>a</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>Z</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mi>a</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>Z</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mi>B</mml:mi>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>a</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mi>Z</mml:mi>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mi>b</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mi>Z</mml:mi>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>Q</mml:mi>
                        <mml:mi>w</mml:mi>
                        <mml:mo>*</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>Z</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>This allows us to obtain,</p>
        <disp-formula id="FD41">
          <label>(19b)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>b</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>Z</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>Q</mml:mi>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                    <mml:mo>*</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>Z</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The solution to the particular problem is then given by Equation (20):</p>
        <disp-formula id="FD42">
          <label>(20)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Θ</mml:mi>
                <mml:mi>s</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>Q</mml:mi>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                    <mml:mo>*</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>Z</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Or by Equation (21), after substitution of the dimensionless wall heat flux <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Q </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> by its expression</p>
        <disp-formula id="FD43">
          <label>(21)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Θ</mml:mi>
                <mml:mi>s</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>Q</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>w</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>*</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mtext>e</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                      <mml:mi>Z</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Substituting Equation (17) into Equations (11a)-(11d) and taking into account Equation (21), after rearrangement, we obtain the non-dimensional form of the homogeneous problem,</p>
        <disp-formula id="FD44">
          <label>(22a)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>Θ</mml:mi>
                    <mml:mi>h</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>R</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>Z</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mi>R</mml:mi>
              </mml:mfrac>
              <mml:mfrac>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>∂</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>Θ</mml:mi>
                        <mml:mi>h</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>R</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>∂</mml:mo>
                      <mml:mi>R</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>Q</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>w</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>*</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mtext>e</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                      <mml:mi>Z</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD45">
          <label>(22b)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Θ</mml:mi>
                <mml:mi>h</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>Q</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>w</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>*</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD46">
          <label>(22c)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>Θ</mml:mi>
                            <mml:mi>h</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>R</mml:mi>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>Z</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>R</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mo>&gt;</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD47">
          <label>(22d)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>Θ</mml:mi>
                    <mml:mi>h</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>R</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>Z</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>B</mml:mi>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Θ</mml:mi>
                <mml:mi>h</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mo>&gt;</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> Q </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ∂ </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> Q </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ∂ </mml:mo><mml:mi> Z </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> where replaced by their expressions in Equations (22).</p>
        <p>The auxiliary eigenvalue problem associated with Equations (22a)-(22d) is given by:</p>
        <disp-formula id="FD48">
          <label>(23a)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mi>R</mml:mi>
              </mml:mfrac>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>Ψ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>R</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD49">
          <label>(23b)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mi>R</mml:mi>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>R</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD50">
          <label>(23c)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>B</mml:mi>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>Ψ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>R</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Under the symmetry condition given by Equation (23b), the solution of Equation (23a) can be represented by [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>]:</p>
        <disp-formula id="FD51">
          <label>(24)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Ψ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>R</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>Ω</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>R</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>exp</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>μ</mml:mi>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>R</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Substituting Equation (24) into Equation (23a) and after rearrangement, we obtain:</p>
        <disp-formula id="FD52">
          <label>(25)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>Ω</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>R</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>By defining,</p>
        <disp-formula id="FD53">
          <label>(26)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>z</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:msup>
                <mml:mi>R</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Using Equation (26) in Equation (25), it comes:</p>
        <disp-formula id="FD54">
          <label>(27)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mn>4</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>Ω</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The function that satisfies Equation (27) is the confluent Kummer hypergeometric function in the form defined by [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>]:</p>
        <disp-formula id="FD55">
          <label>(28a)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mi>c</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mn>4</mml:mn>
              <mml:mi>a</mml:mi>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>Ω</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>With,</p>
        <disp-formula id="FD56">
          <label>(28b)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>a</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mn>4</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD57">
          <label>(29)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Ω</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>R</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>F</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>c</mml:mi>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mi>z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mstyle displaystyle="true">
                <mml:munderover>
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>∞</mml:mi>
                </mml:munderover>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>a</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>c</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
              </mml:mstyle>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>!</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Then Equation (24) becomes:</p>
        <disp-formula id="FD58">
          <label>(30a)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Ψ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>R</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>exp</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>R</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>F</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>c</mml:mi>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>With,</p>
        <disp-formula id="FD59">
          <label>(30b)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>a</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mn>4</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Using Equation (30a) in the second boundary condition given by Equation (23c), we obtain after rearrangement, the following non-linear algebraic equation:</p>
        <disp-formula id="FD60">
          <label>(31)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>F</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>c</mml:mi>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>F</mml:mi>
              <mml:msup>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>′</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>c</mml:mi>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mo>⋯</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> F </mml:mi><mml:msup><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the derivative with respect to <italic>R</italic> of the confluent Kummer hypergeometric function evaluated at <italic>R</italic><italic>=</italic> 1.</p>
        <p>The <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the eigenvalues and are obtained from the eigenvalue equation given by Equation (31), while the eigenfunctions are given by the following equation</p>
        <disp-formula id="FD61">
          <label>(32)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>R</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>exp</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>μ</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mtext>
                         
                      </mml:mtext>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>R</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>F</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>c</mml:mi>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>At this stage, we know how to compute the eigenvalues and the eigenfunctions, but also the solution of the particular problem. In order, to compute the solution given by Equation (16), we need to develop the expressions of the terms <italic>N</italic><italic><sub>i</sub></italic> (norm of the eigenfunctions), <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> f </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (integral transform of the initial condition) and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> g </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (integral transform of the source term), as done next.</p>
        <p><bold>Expression of</bold><bold>the transformed initial condition</bold></p>
        <p>By using Equations (7) and the appropriate correspondences Equations (13)-(14), we can write,</p>
        <disp-formula id="FD62">
          <label>(33)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mo>¯</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mstyle displaystyle="true">
                <mml:mrow>
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>∫</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>U</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>f</mml:mi>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>*</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>R</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>Θ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>R</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>Θ</mml:mi>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>R</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>R</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mtext>d</mml:mtext>
              <mml:mi>R</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Substituting <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> U </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> f </mml:mi><mml:mi> d </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> * </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi> Θ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> R </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Θ </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> R </mml:mi><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Ψ </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> by their expressions in Equation (33), and after rearrangement we obtain:</p>
        <disp-formula id="FD63">
          <label>(34a)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mo>¯</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>Q</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>w</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>*</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>B</mml:mi>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mstyle displaystyle="true">
                <mml:mrow>
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>∫</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>R</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mstyle>
              <mml:mi>exp</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>μ</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>R</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>F</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>c</mml:mi>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mtext>d</mml:mtext>
              <mml:mi>R</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>With,</p>
        <disp-formula id="FD64">
          <label>(34b)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>a</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>4</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p><bold>Expression of the</bold><bold>transformed source term</bold></p>
        <p>Similarly, by using Equations (8) and the appropriate correspondences Equations (13)-(14), we can write,</p>
        <disp-formula id="FD65">
          <label>(35a)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mo>¯</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>Z</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mstyle displaystyle="true">
                <mml:mrow>
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>∫</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>P</mml:mi>
                      <mml:mo>*</mml:mo>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>R</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mtext>d</mml:mtext>
              <mml:mi>R</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where,</p>
        <disp-formula id="FD66">
          <label>(35b)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mi>P</mml:mi>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>U</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>R</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>Θ</mml:mi>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>With <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Θ </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> given by Equation (21). Then, </p>
        <disp-formula id="FD67">
          <label>(36)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mi>P</mml:mi>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>Q</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>w</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>*</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mtext>e</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                      <mml:mi>Z</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>By substituting Equations (30a) and (36) in Equation (35a), and after rearrangement we obtain:</p>
        <disp-formula id="FD68">
          <label>(37)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mo>¯</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>Z</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>Q</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>w</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>*</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mtext>e</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mi>Z</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mstyle displaystyle="true">
                <mml:mrow>
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>∫</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>R</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mstyle>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>exp</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>μ</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>R</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>F</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>c</mml:mi>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mtext>d</mml:mtext>
              <mml:mi>R</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p><bold>Expression of the</bold><bold>norm</bold></p>
        <p>Finally, the norm is obtained by repeating the same procedure as follows:</p>
        <disp-formula id="FD69">
          <label>(38)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>N</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mstyle displaystyle="true">
                <mml:mrow>
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>∫</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>U</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>f</mml:mi>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>*</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>R</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>R</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mstyle>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Which can be rewritten as,</p>
        <disp-formula id="FD70">
          <label>(39)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>N</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mstyle displaystyle="true">
                <mml:mrow>
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>∫</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>R</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mstyle>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>exp</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>μ</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>R</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mi>F</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>a</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>c</mml:mi>
                          <mml:mtext>
                             
                          </mml:mtext>
                          <mml:mo>;</mml:mo>
                          <mml:mtext>
                             
                          </mml:mtext>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>μ</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>R</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mtext>d</mml:mtext>
              <mml:mi>R</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>To summarize, the solution of problem (11a)-(11d) is given by Equation (13) where the terms, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Ψ </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> R </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> f </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> g </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:msup><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are defined respectively by Equations (30), (34), (37) and (39). While the eigenvalues <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are roots of Equation (31).</p>
        <p>The Nusselt number is easily computed with,</p>
        <disp-formula id="FD71">
          <label>(40a)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>N</mml:mi>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>∂</mml:mo>
                      <mml:mi>Θ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>R</mml:mi>
                          <mml:mo>=</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>/</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>∂</mml:mo>
                      <mml:mi>R</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>Θ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>R</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>Z</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>Θ</mml:mi>
                    <mml:mi>b</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>Z</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where,</p>
        <disp-formula id="FD72">
          <label>(40b)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Θ</mml:mi>
                <mml:mi>b</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>Z</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:munderover>
                        <mml:mo>∫</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:munderover>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>R</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>R</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>Θ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>R</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>Z</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>R</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:munderover>
                        <mml:mo>∫</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:munderover>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>R</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>R</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>R</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>represents the dimensionless bulk temperature or mixing-cup temperature and the numerator is the dimensionless temperature gradient at the wall.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec4">
      <title>4. Results and Discussions</title>
      <p>Equations (16), (32), (34), (37), and (39) represent the solution to the problem defined by (11a)-(11d). To illustrate the results, we consider the case of a flow of water in a circular pipe with a diameter <italic>D</italic> = 25 mm and a length of <italic>L</italic> = 12 m. The water enters the pipe at a temperature of 75˚C and the medium surrounding the pipe is at a temperature of 25˚C. The thermophysical properties of the water are taken at <italic>T</italic> = 95˚C as <italic>k</italic> = 0.68 W/m∙K, <italic>c</italic><italic><sub>p</sub></italic> = 4212 J/(kg K), <italic>ρ</italic> = 961.5 kg/m<sup>3</sup> [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>]. The water enters in the pipe at an average velocity of 0.027 m/s, which correspond to an average Reynolds number of 2185; thus, the flow is laminar. The prescribed wall heat flux is in the form of an exponentially decaying function with an amplitude <italic>q</italic><italic><sub>w</sub></italic><sub>0</sub> = 450 W/m<sup>2</sup> and a scale parameter <italic>m</italic>. By setting the value of the scale parameter <italic>m</italic> to 0 m<sup>−</sup><sup>1</sup>, 0.02 m<sup>−</sup><sup>1</sup> or 0.2 m<sup>−</sup><sup>1</sup>, one obtains a uniform wall heat flux, a linear-like decaying wall heat flux, or a truly exponential decaying behavior. The Biot number is taken as 0.001. For these different three cases, the total heat flux is kept constant by normalizing the prescribed wall heat flux as follow,</p>
      <disp-formula id="FD73">
        <label>(41)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>q</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>w</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mi>o</mml:mi>
                <mml:mi>r</mml:mi>
                <mml:mi>m</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
            <mml:mi>z</mml:mi>
            <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Q</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>C</mml:mi>
                <mml:mi>H</mml:mi>
                <mml:mi>F</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>q</mml:mi>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>z</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:munder>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                    </mml:munder>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>q</mml:mi>
                        <mml:mi>w</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>z</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Q </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> H </mml:mi><mml:mi> F </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> represents the total heat flux for a uniform heating of the wall. The total heat flux for a uniform heating with heat flux density <italic>q</italic><italic><sub>w</sub></italic><sub>0</sub> = 450 W/m<sup>2</sup> is computed by multiplying the heat flux density with the lateral surface area of the pipe, and it amounts to 424.12 W. Similarly, the integral term of Equation (41) is obtained by integrating the prescribed wall heat flux density over the lateral surface area of the pipe.</p>
      <p>In order to perform solution verification, the case of a prescribed uniform wall heat flux is first examined. It must be noticed that, such a case can be obtained by simply keeping all the parameters specified above, except the scale parameter <italic>m</italic> and the Biot number which are set to 0 and 10<sup>−</sup><sup>5</sup>, respectively. By doing so, we obtain the case of a uniform wall heat flux of magnitude 450 W/m<sup>2</sup> with negligible heat losses to the surrounding. <bold>Table 1</bold> presents the first five eigenvalues obtained by solving Equation (31) using the secant method for this case. The analytical solution was implemented on the MATLAB platform using symbolic computation. <xref ref-type="fig" rid="fig2">Figure 2(a)</xref>presents the temperature distribution obtained for this case with <italic>N</italic> = 20 eigenfunctions used in the eigenfunction expansion. As can be noticed, the temperature of the fluid increases as it flows along the pipe, and the fluid appears warmer close to the wall and get colder away of the wall.</p>
      <p><bold>Table 1.</bold> First five eigenvalues.</p>
      <table-wrap id="tbl1">
        <label>Table 1</label>
        <table>
          <tbody>
            <tr>
              <td>
                <italic>i</italic>
              </td>
              <td>
                <inline-formula>
                  <mml:math display="inline">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>μ</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:math>
                </inline-formula>
              </td>
              <td>
                <inline-formula>
                  <mml:math display="inline">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>μ</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                  </mml:math>
                </inline-formula>
              </td>
            </tr>
            <tr>
              <td>1</td>
              <td>0.0063</td>
              <td>0.0004</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>2</td>
              <td>5.0675</td>
              <td>25.6796</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>3</td>
              <td>9.1576</td>
              <td>83.8618</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>4</td>
              <td>13.1972</td>
              <td>174.1668</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>5</td>
              <td>17.2202</td>
              <td>296.5364</td>
            </tr>
          </tbody>
        </table>
      </table-wrap>
      <fig id="fig2">
        <label>Figure 2</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313915-rId238.jpeg?20260910112903" />
      </fig>
      <p>(a)</p>
      <fig id="fig3">
        <label>Figure 3</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313915-rId239.jpeg?20260910112903" />
      </fig>
      <p>(b)</p>
      <p><bold>Figure 2.</bold> Temperature distribution (˚C) of the fluid stream for a prescribed uniform wall heat flux with (a) <italic>N</italic> = 20 eigenfunctions; (b) COMSOL.</p>
      <p>In order to perform solution verification of the analytical solution, a numerical solution of the problem given by Equations (9)-(10) is obtained through the finite element software COMSOL Multiphysics with the same input parameters specified above. The heat transfer in fluids module is used for such purpose. The inflow and outflow settings of the later are used to specify the entrance temperature and a zero normal temperature gradient at the exit, while the prescribed wall heat flux is given in the form of a user defined function. A customized refined mesh built with roughly 20,434 elements composed of 19800 quads, 1260 edge elements and 4 vertex elements. The relative tolerance is 10<sup>−</sup><sup>3</sup> and correspond to the default solver settings.</p>
      <p><xref ref-type="fig" rid="fig2">Figure 2(b)</xref> presents the numerical solution obtained with COMSOL Multiphysics. As can be noticed in these figures, both numerical and analytical temperature fields are very similar. <bold>Table 2</bold> illustrates the convergence behavior of the temperature eigenfunction expansion with an increasing number of terms used in the series solution given by Equations (16), (32), (34), (37), and (39), for selected positions in the fluid. As it can be noticed in this table, convergence is quickly achieved with a small number of terms. Also shown in this table, is the computed numerical solution. Again, one can note that both numerical and analytical solution are very close.</p>
      <p><bold>Table 2.</bold> Illustration of convergence behavior of temperature field eigenfunction expansion for uniform heating, with associated relative error (%).</p>
      <table-wrap id="tbl2">
        <label>Table 2</label>
        <table>
          <tbody>
            <tr>
              <td>
                <italic>
                  <bold>r</bold>
                </italic>
                <bold>(mm)</bold>
              </td>
              <td>
                <italic>
                  <bold>z</bold>
                </italic>
                <bold>(m)</bold>
              </td>
              <td>
                <bold>Numerical</bold>
              </td>
              <td>
                <italic>
                  <bold>N</bold>
                </italic>
                <bold>= 10</bold>
              </td>
              <td>
                <italic>
                  <bold>N</bold>
                </italic>
                <bold>= 15</bold>
              </td>
              <td>
                <italic>
                  <bold>N</bold>
                </italic>
                <bold>= 20</bold>
              </td>
            </tr>
            <tr>
              <td>3</td>
              <td>2.7692</td>
              <td>76.8442(0.93)</td>
              <td>76.1386(0.00)</td>
              <td>76.1386(0.00)</td>
              <td>76.1386</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>6</td>
              <td>8</td>
              <td>84.9480(1.05)</td>
              <td>84.0620(0.00)</td>
              <td>84.0620(0.00)</td>
              <td>84.0620</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>9</td>
              <td>5.2308</td>
              <td>83.2214(1.07)</td>
              <td>82.3438(0.00)</td>
              <td>82.3438(0.00)</td>
              <td>82.3438</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>9.5</td>
              <td>11.0769</td>
              <td>91.3013(1.03)</td>
              <td>90.3666(0.00)</td>
              <td>90.3666(0.00)</td>
              <td>90.3666</td>
            </tr>
          </tbody>
        </table>
      </table-wrap>
      <p>Both temperature distributions obtained from the numerical and analytical solutions are used to compute the local Nusselt number and is given in <xref ref-type="fig" rid="fig3">Figure 3</xref>. It can be noticed in this figure, that both numerical and analytical solutions perfectly match at the graph scale. Moreover, the Nusselt number is shown to be very close to 4.36 in the fully developed region, which corresponds to the exact value for a prescribed uniform wall heat flux as given in classical heat transfer books [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>] and related papers [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>].</p>
      <fig id="fig4">
        <label>Figure 4</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313915-rId240.jpeg?20260910112904" />
      </fig>
      <p><bold>Figure 3.</bold> Variation of the local Nusselt number with the dimensionless axial position.</p>
      <p>We now consider, the case of a prescribed wall heat flux in the form of an exponentially decaying function, by setting the scale parameter <italic>m</italic> = 0.2 and the Biot number to 10<sup>−</sup><sup>3</sup> in order to account for heat losses to the surrounding. The results obtained for the temperature field as a function of the number of eigenfunctions used in the eigenfunction expansion are presented in <xref ref-type="fig" rid="fig4">Figures 4(a)-(b)</xref>. One can notice that, the temperature fields match very well. Moreover, by comparing these temperature fields with the temperature field obtained with COMSOL (see <xref ref-type="fig" rid="fig4">Figure 4(c)</xref>), one can infer the validity of the analytical solution developed herein.</p>
      <fig id="fig5">
        <label>Figure 5</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313915-rId241.jpeg?20260910112904" />
      </fig>
      <p>(a)</p>
      <fig id="fig6">
        <label>Figure 6</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313915-rId242.jpeg?20260910112904" />
      </fig>
      <p>(b)</p>
      <fig id="fig7">
        <label>Figure 7</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313915-rId243.jpeg?20260910112904" />
      </fig>
      <p>(c)</p>
      <p><bold>Figure 4.</bold> Temperature distribution of the fluid stream obtained for a prescribed exponential wall heat flux for <italic>m</italic> = 0.2 with (a) <italic>N</italic> = 15; (b) <italic>N</italic> = 20 eigenfunctions; (c) COMSOL.</p>
      <p>The accuracy of the analytical solution is further illustrated in <bold>Table 3</bold> through the convergence behavior of the temperature field eigenfunction expansion at selected positions within the fluid domain for an increasing number of terms. It is worth noting in this table that, these temperatures are consistent with the temperatures obtained with COMSOL Multiphysics.</p>
      <p><bold>Table 3.</bold> Illustration of convergence behavior of temperature field eigenfunction expansion for exponential heating (<italic>m</italic> = 0.2), with associated relative error (%).</p>
      <table-wrap id="tbl3">
        <label>Table 3</label>
        <table>
          <tbody>
            <tr>
              <td>
                <italic>
                  <bold>r</bold>
                </italic>
                <bold>(mm)</bold>
              </td>
              <td>
                <italic>
                  <bold>z</bold>
                </italic>
                <bold>(m)</bold>
              </td>
              <td>
                <bold>Numerical</bold>
              </td>
              <td>
                <italic>
                  <bold>N</bold>
                </italic>
                <bold>= 10</bold>
              </td>
              <td>
                <italic>
                  <bold>N</bold>
                </italic>
                <bold>= 15</bold>
              </td>
              <td>
                <italic>
                  <bold>N</bold>
                </italic>
                <bold>= 20</bold>
              </td>
            </tr>
            <tr>
              <td>3</td>
              <td>2.7692</td>
              <td>77.0256(1.00)</td>
              <td>76.2637(0.00)</td>
              <td>76.2637(0.00)</td>
              <td>76.2637</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>6</td>
              <td>8</td>
              <td>85.3152(0.94)</td>
              <td>84.5184(0.00)</td>
              <td>84.5184(0.00)</td>
              <td>84.5184</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>9</td>
              <td>5.2308</td>
              <td>83.6785(0.99)</td>
              <td>82.8570(0.00)</td>
              <td>82.8570(0.00)</td>
              <td>82.8570</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>9.5</td>
              <td>11.0769</td>
              <td>91.1735(0.81)</td>
              <td>90.4454(0.00)</td>
              <td>90.4454(0.00)</td>
              <td>90.4454</td>
            </tr>
          </tbody>
        </table>
      </table-wrap>
      <p>In addition to the temperature distribution, one can compute the local Nusselt number. <xref ref-type="fig" rid="fig5">Figure 5</xref> presents the local Nusselt number as a function of the axial position, together with the prescribed wall heat flux. As can be noticed in these figures, the local Nusselt number is higher near the entrance of the pipe and exhibits an asymptotic behavior for increased axial positions within the pipe. A similar behavior is observed for the prescribed uniform wall heat flux. Moreover, one can notice that, convergence of the computed local Nusselt number is achieved for the specified number of eigenfunctions. It is worth noting that, the values of the eigenvalues increase rapidly (see <bold>Table 1</bold>), reducing the contribution of higher order terms in the convergence of the summation.</p>
      <fig id="fig8">
        <label>Figure 8</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313915-rId244.jpeg?20260910112904" />
      </fig>
      <p>(a)</p>
      <fig id="fig9">
        <label>Figure 9</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313915-rId245.jpeg?20260910112903" />
      </fig>
      <p>(b)</p>
      <p><bold>Figure 5.</bold> (a) Prescribed exponential wall heat flux for m = 0.2; (b) Local Nusselt number as a function of the dimensionless axial position and the number of eigenfunctions.</p>
      <p>Finally, we consider the case of a prescribed exponential wall heat flux with the scale parameter <italic>m</italic> set to 0.02. As can be seen in <xref ref-type="fig" rid="fig6">Figures 6(a)-(b)</xref>, the temperature distributions are again physically meaningful and are very similar for both number of eigenfunctions used in the eigenfunction expansion. In fact, the fluid appears warmer near the wall, and get colder as the distance to the wall increases. It is worth noting that, the temperature distribution as well as, the maximum temperature is very similar to those obtained in the case of a uniform wall heat flux (see <xref ref-type="fig" rid="fig2">Figure 2</xref>). Moreover, as compared with the case of an exponential wall heat flux (<italic>m</italic> = 0.2), the present case exhibits a maximum temperature which is higher by 4˚C. This shows that, by manipulating the prescribed wall heat flux, one can reduce the maximum wall temperature while using the same total heat flux. Again, one can notice in <xref ref-type="fig" rid="fig6">Figure 6(c)</xref><bold>,</bold>that the numerical solution obtained with COMSOL is very similar to the analytical temperature fields given in <xref ref-type="fig" rid="fig6">Figures 6(a)-(b)</xref>.</p>
      <fig id="fig10">
        <label>Figure 10</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313915-rId246.jpeg?20260910112903" />
      </fig>
      <p>(a)</p>
      <fig id="fig11">
        <label>Figure 11</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313915-rId247.jpeg?20260910112904" />
      </fig>
      <p>(b)</p>
      <fig id="fig12">
        <label>Figure 12</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313915-rId248.jpeg?20260910112903" />
      </fig>
      <p>(c)</p>
      <p><bold>Figure 6.</bold> Temperature distribution of the fluid stream for a prescribed exponential wall heat flux for <italic>m</italic> = 0.02 obtained with (a) <italic>N</italic> = 15; (b) <italic>N</italic> = 20 eigenfunctions; (c) COMSOL.</p>
      <p>Similarly, with the previous cases, the accuracy of the analytical solution is evidenced in <bold>Table 4</bold>. One can note, the convergence behavior of the temperature field eigenfunction expansion at selected positions within the fluid domain for an increasing number of terms. Moreover, these analytical temperatures are consistent with the temperatures obtained with the finite element software COMSOL Multiphysics.</p>
      <p><bold>Table 4.</bold>Illustration of convergence behavior of temperature field eigenfunction expansion for exponential heating (<italic>m</italic> = 0.02), with associated relative error (%).</p>
      <table-wrap id="tbl4">
        <label>Table 4</label>
        <table>
          <tbody>
            <tr>
              <td>
                <italic>
                  <bold>r</bold>
                </italic>
                <bold>(mm)</bold>
              </td>
              <td>
                <italic>
                  <bold>z</bold>
                </italic>
                <bold>(m)</bold>
              </td>
              <td>
                <bold>Numerical</bold>
              </td>
              <td>
                <italic>
                  <bold>N</bold>
                </italic>
                <bold>= 10</bold>
              </td>
              <td>
                <italic>
                  <bold>N</bold>
                </italic>
                <bold>= 15</bold>
              </td>
              <td>
                <italic>
                  <bold>N</bold>
                </italic>
                <bold>= 20</bold>
              </td>
            </tr>
            <tr>
              <td>3</td>
              <td>2.7692</td>
              <td>79.0829(1.84)</td>
              <td>77.6578(0.00)</td>
              <td>77.6577(0.00)</td>
              <td>77.6576</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>6</td>
              <td>8</td>
              <td>88.4758(0.59)</td>
              <td>87.9601(0.00)</td>
              <td>87.9601(0.00)</td>
              <td>87.9601</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>9</td>
              <td>5.2308</td>
              <td>87.7600(0.72)</td>
              <td>87.1335(0.00)</td>
              <td>87.1337(0.00)</td>
              <td>87.1336</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>9.5</td>
              <td>11.0769</td>
              <td>90.9875(0.20)</td>
              <td>90.8060(0.00)</td>
              <td>90.8060(0.00)</td>
              <td>90.8060</td>
            </tr>
          </tbody>
        </table>
      </table-wrap>
      <p><xref ref-type="fig" rid="fig7">Figure 7(a)</xref> presents the profile of the dimensionless exponential wall heat flux for <italic>m</italic> = 0.02, while the local Nusselt number is given in <xref ref-type="fig" rid="fig7">Figure 7(b)</xref>. Again, one can notice that, convergence of the computed local Nusselt number is quickly achieved with a relatively small number of eigenfunctions.</p>
      <fig id="fig13">
        <label>Figure 13</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313915-rId249.jpeg?20260910112903" />
      </fig>
      <p>(a)</p>
      <fig id="fig14">
        <label>Figure 14</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313915-rId250.jpeg?20260910112904" />
      </fig>
      <p>(b)</p>
      <p><bold>Figure 7.</bold> (a) Prescribed exponential wall heat flux for m = 0.02; (b) Local Nusselt number as a function of the dimensionless axial position and the number of eigenfunctions.</p>
    </sec>
    <sec id="sec5">
      <title>5. Conclusion</title>
      <p>In this work, an analytical solution was developed through the Integral Transform Technique, for the convective heat transfer in a circular pipe for a thermally developing and hydrodynamically developed laminar flow under an axially varying wall heat flux with heat losses to the surrounding medium. The solution of the original problem is sought as the sum of a homogenous problem and a non-homogenous one. A boundary condition filter is used to homogenize the boundary condition in order to accelerate the convergence. The solution of the homogeneous problem yields an eigenvalue problem for which confluent hypergeometric functions are the eigenfunctions. The solution of the problem is obtained for a prescribed number of eigenfunctions and convergence is quickly achieved for the different wall heat fluxes profiles, namely: uniform, exponential with two different values of the scale parameter.</p>
    </sec>
    <sec id="sec6">
      <title>Author Contributions</title>
      <p>B. LAMIEN developed the analytical solution. B. LAMIEN, S. SANOGO and I. TOUGRI performed numerical simulations and interpretation. B. LAMIEN prepared the figures and drafted the manuscript. B. LAMIEN, S. SANOGO, I. TOUGRI and M. BEIDARI made critical revisions to the manuscript. All authors revised and approved the final manuscript.</p>
    </sec>
    <sec id="sec7">
      <title>Acknowledgements</title>
      <p>The work was supported by the Ministry of Higher Education and Research of Burkina Faso.</p>
    </sec>
    <sec id="sec8">
      <title>Nomenclature</title>
      <table-wrap id="tbl5">
        <label>Table 5</label>
        <table>
          <tbody>
            <tr>
              <td>
                <italic>Bi</italic>
              </td>
              <td>Biot Number</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>d</italic>
                (
                <italic>x</italic>
                )
              </td>
              <td>Dissipation operator coefficient</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>h</italic>
              </td>
              <td>Heat transfer coefficient</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>k</italic>
                (
                <italic>x</italic>
                )
              </td>
              <td>Diffusion operator coefficient</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>M</italic>
              </td>
              <td>Dimensionless scale parameter</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>m</italic>
              </td>
              <td>Scale parameter</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>N</italic>
              </td>
              <td>Number of eigenfunctions</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>N</italic>
                <italic>
                  <sub>i</sub>
                </italic>
              </td>
              <td>Normalization constant</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>Nu</italic>
              </td>
              <td>Nusselt number</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>P</italic>
                (
                <italic>x</italic>
                ,
                <italic>t</italic>
                )
              </td>
              <td>Volume source term</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>Q</italic>
                <italic>
                  <sub>w</sub>
                </italic>
              </td>
              <td>Dimensionless Heat Flux Density</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>q</italic>
                <italic>
                  <sub>w</sub>
                </italic>
              </td>
              <td>Heat flux density</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>R</italic>
              </td>
              <td>Dimensionless Radial position</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>T</italic>
              </td>
              <td>Temperature or Potential</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>t</italic>
              </td>
              <td>Time</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>u</italic>
                <italic>
                  <sub>m</sub>
                </italic>
              </td>
              <td>maximum velocity</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>x</italic>
              </td>
              <td>Position vector</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>w</italic>
                (
                <italic>x</italic>
                )
              </td>
              <td>Transient operator coefficient</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>Z</italic>
              </td>
              <td>Dimensionless axial position</td>
            </tr>
          </tbody>
        </table>
      </table-wrap>
    </sec>
    <sec id="sec9">
      <title>Greek Letters</title>
      <table-wrap id="tbl6">
        <label>Table 6</label>
        <table>
          <tbody>
            <tr>
              <td>
                <inline-formula>
                  <mml:math display="inline">
                    <mml:mi>α</mml:mi>
                  </mml:math>
                </inline-formula>
              </td>
              <td>Thermal diffusivity</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <inline-formula>
                  <mml:math display="inline">
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>β</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mtext>
                         
                      </mml:mtext>
                      <mml:mtext>
                         
                      </mml:mtext>
                      <mml:mi>γ</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:math>
                </inline-formula>
              </td>
              <td>Coefficients for the boundary conditions</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <inline-formula>
                  <mml:math display="inline">
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                  </mml:math>
                </inline-formula>
              </td>
              <td>Density</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <inline-formula>
                  <mml:math display="inline">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>μ</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:math>
                </inline-formula>
              </td>
              <td>Eigenvalues</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <inline-formula>
                  <mml:math display="inline">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:math>
                </inline-formula>
              </td>
              <td>Eigenfunctions</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <inline-formula>
                  <mml:math display="inline">
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                          </mml:mstyle>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:math>
                </inline-formula>
              </td>
              <td>Boundary source term</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <inline-formula>
                  <mml:math display="inline">
                    <mml:mi>Θ</mml:mi>
                  </mml:math>
                </inline-formula>
              </td>
              <td>Dimensionless temperature</td>
            </tr>
          </tbody>
        </table>
      </table-wrap>
    </sec>
    <sec id="sec10">
      <title>Subscripts and Superscripts</title>
      <table-wrap id="tbl7">
        <label>Table 7</label>
        <table>
          <tbody>
            <tr>
              <td>
                <italic>fd</italic>
              </td>
              <td>fully developed</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>h</italic>
              </td>
              <td>Homogeneous problem</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>s</italic>
              </td>
              <td>Quasi-steady state problem</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>w</italic>
              </td>
              <td>Wall</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>0</td>
              <td>Initial or Peak value</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>∞</td>
              <td>Ambient</td>
            </tr>
          </tbody>
        </table>
      </table-wrap>
    </sec>
  </body>
  <back>
    <ref-list>
      <title>References</title>
      <ref id="B1">
        <label>1.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Cotta, R.M., Knupp, D.C. and Quaresma, J.N.N. (2018) Analytical Methods in Heat Transfer. In: Kulacki, F.A., Ed., <italic>Handbook of Thermal Science and Engineering</italic>, Springer International Publishing, 61-126. https://doi.org/10.1007/978-3-319-26695-4_2 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-3-319-26695-4_2</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/978-3-319-26695-4_2">https://doi.org/10.1007/978-3-319-26695-4_2</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Cotta, R.M.</string-name>
              <string-name>Knupp, D.C.</string-name>
              <string-name>Quaresma, J.N.N.</string-name>
              <string-name>Kulacki, F.A.</string-name>
              <string-name>Engineering, S</string-name>
            </person-group>
            <year>2018</year>
            <article-title>Analytical Methods in Heat Transfer</article-title>
            <source>In: Kulacki</source>
            <volume>61</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-3-319-26695-4_2</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B2">
        <label>2.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Rosales-Vera, M. (2022) Cartesian Graetz Problem with Boundary Condition of the Third Kind: A Semi-Analytical Solution. <italic>International</italic><italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>Thermofluids</italic>, 14, Article 100146. https://doi.org/10.1016/j.ijft.2022.100146 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijft.2022.100146</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.ijft.2022.100146">https://doi.org/10.1016/j.ijft.2022.100146</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Rosales-Vera, M.</string-name>
            </person-group>
            <year>2022</year>
            <article-title>Cartesian Graetz Problem with Boundary Condition of the Third Kind: A Semi-Analytical Solution</article-title>
            <source>International Journal of Thermofluids</source>
            <volume>14</volume>
            <elocation-id>100146</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijft.2022.100146</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B3">
        <label>3.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Khan, M.W.S., Asghar, Z., Ali, N. and Shatanawi, W. (2023) Thermal Entry Problem for Vόcadlo Fluid Model Bounded within Passive Tube and Channel with Axial Conduction and Viscous Dissipation: A Graetz-Nusselt Problem. <italic>Chinese Journal of</italic><italic>Physics</italic>, 81, 219-232. https://doi.org/10.1016/j.cjph.2022.11.022 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cjph.2022.11.022</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.cjph.2022.11.022">https://doi.org/10.1016/j.cjph.2022.11.022</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Khan, M.W.S.</string-name>
              <string-name>Asghar, Z.</string-name>
              <string-name>Ali, N.</string-name>
              <string-name>Shatanawi, W.</string-name>
            </person-group>
            <year>2023</year>
            <article-title>Thermal Entry Problem for Vόcadlo Fluid Model Bounded within Passive Tube and Channel with Axial Conduction and Viscous Dissipation: A Graetz-Nusselt Problem</article-title>
            <source>Chinese Journal of Physics</source>
            <volume>81</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cjph.2022.11.022</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B4">
        <label>4.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Weigand, B. and Eisenschmidt, K. (2012) The Extended Graetz Problem with Piecewise Constant Wall Temperature for Laminar and Turbulent Flows through a Concentric Annulus. <italic>International</italic><italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>Thermal</italic><italic>Sciences</italic>, 54, 89-97. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2011.12.006 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijthermalsci.2011.12.006</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2011.12.006">https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2011.12.006</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Weigand, B.</string-name>
              <string-name>Eisenschmidt, K.</string-name>
            </person-group>
            <year>2012</year>
            <article-title>The Extended Graetz Problem with Piecewise Constant Wall Temperature for Laminar and Turbulent Flows through a Concentric Annulus</article-title>
            <source>International Journal of Thermal Sciences</source>
            <volume>54</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijthermalsci.2011.12.006</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B5">
        <label>5.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Astaraki, M.R., Tabari, N.G. and Rudhelepur, A. (2013) Analytical Solution of Periodic Laminar Forced Convection via Confluent Hypergeometric Function. <italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>Thermophysics</italic><italic>and</italic><italic>Heat</italic><italic>Transfer</italic>, 27, 648-652. https://doi.org/10.2514/1.t4043 <pub-id pub-id-type="doi">10.2514/1.t4043</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.2514/1.t4043">https://doi.org/10.2514/1.t4043</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Astaraki, M.R.</string-name>
              <string-name>Tabari, N.G.</string-name>
              <string-name>Rudhelepur, A.</string-name>
            </person-group>
            <year>2013</year>
            <article-title>Analytical Solution of Periodic Laminar Forced Convection via Confluent Hypergeometric Function</article-title>
            <source>Journal of Thermophysics and Heat Transfer</source>
            <volume>27</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.2514/1.t4043</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B6">
        <label>6.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Quaresma, J.N.N. and Cotta, R.M. (1994) Exact Solutions for Thermally Developing Tube Flow with Variable Wall Heat Flux. <italic>International</italic><italic>Communications</italic><italic>in</italic><italic>Heat</italic><italic>and</italic><italic>Mass</italic><italic>Transfer</italic>, 21, 729-742. https://doi.org/10.1016/0735-1933(94)90074-4 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0735-1933(94)90074-4</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/0735-1933(94)90074-4">https://doi.org/10.1016/0735-1933(94)90074-4</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Quaresma, J.N.N.</string-name>
              <string-name>Cotta, R.M.</string-name>
            </person-group>
            <year>1994</year>
            <article-title>Exact Solutions for Thermally Developing Tube Flow with Variable Wall Heat Flux</article-title>
            <source>International Communications in Heat and Mass Transfer</source>
            <volume>1933</volume>
            <issue>94</issue>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0735-1933(94)90074-4</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B7">
        <label>7.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Zhu, X.W., Zhao, J.Q. and Zhu, L. (2016) Heat Transfer Fluctuation in a Pipe Caused by Axially Non-Uniform Heat Distribution. <italic>Applied</italic><italic>Thermal</italic><italic>Engineering</italic>, 103, 314-322. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.04.112 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.applthermaleng.2016.04.112</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.04.112">https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.04.112</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Zhu, X.W.</string-name>
              <string-name>Zhao, J.Q.</string-name>
              <string-name>Zhu, L.</string-name>
            </person-group>
            <year>2016</year>
            <article-title>Heat Transfer Fluctuation in a Pipe Caused by Axially Non-Uniform Heat Distribution</article-title>
            <source>Applied Thermal Engineering</source>
            <volume>103</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.applthermaleng.2016.04.112</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B8">
        <label>8.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Hajmohammadi, M.R., Poozesh, S., Rahmani, M. and Campo, A. (2013) Heat Transfer Improvement Due to the Imposition of Non-Uniform Wall Heating for In-Tube Laminar Forced Convection. <italic>Applied</italic><italic>Thermal</italic><italic>Engineering</italic>, 61, 268-277. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2013.08.009 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.applthermaleng.2013.08.009</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2013.08.009">https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2013.08.009</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Hajmohammadi, M.R.</string-name>
              <string-name>Poozesh, S.</string-name>
              <string-name>Rahmani, M.</string-name>
              <string-name>Campo, A.</string-name>
            </person-group>
            <year>2013</year>
            <article-title>Heat Transfer Improvement Due to the Imposition of Non-Uniform Wall Heating for In-Tube Laminar Forced Convection</article-title>
            <source>Applied Thermal Engineering</source>
            <volume>61</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.applthermaleng.2013.08.009</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B9">
        <label>9.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Esfahani, J.A. and Shahabi, P.B. (2010) Effect of Non-Uniform Heating on Entropy Generation for the Laminar Developing Pipe Flow of a High Prandtl Number Fluid. <italic>Energy</italic><italic>Conversion</italic><italic>and</italic><italic>Management</italic>, 51, 2087-2097. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2010.02.022 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enconman.2010.02.022</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.enconman.2010.02.022">https://doi.org/10.1016/j.enconman.2010.02.022</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Esfahani, J.A.</string-name>
              <string-name>Shahabi, P.B.</string-name>
            </person-group>
            <year>2010</year>
            <article-title>Effect of Non-Uniform Heating on Entropy Generation for the Laminar Developing Pipe Flow of a High Prandtl Number Fluid</article-title>
            <source>Energy Conversion and Management</source>
            <volume>51</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enconman.2010.02.022</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B10">
        <label>10.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Aydin, O. and Avci, M. (2015) Laminar Forced Convective Slip Flow in a Microduct with a Sinusoidally Varying Heat Flux in Axial Direction. <italic>International</italic><italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>Heat</italic><italic>and</italic><italic>Mass</italic><italic>Transfer</italic>, 89, 606-612. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.05.056 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.05.056</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.05.056">https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.05.056</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Aydin, O.</string-name>
              <string-name>Avci, M.</string-name>
            </person-group>
            <year>2015</year>
            <article-title>Laminar Forced Convective Slip Flow in a Microduct with a Sinusoidally Varying Heat Flux in Axial Direction</article-title>
            <source>International Journal of Heat and Mass Transfer</source>
            <volume>89</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.05.056</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B11">
        <label>11.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Seetharamu, K.N., Leela, V. and Kotloni, N. (2017) Numerical Investigation of Heat Transfer in a Micro-Porous-Channel under Variable Wall Heat Flux and Variable Wall Temperature Boundary Conditions Using Local Thermal Non-Equilibrium Model with Internal Heat Generation. <italic>International</italic><italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>Heat</italic><italic>and</italic><italic>Mass</italic><italic>Transfer</italic>, 112, 201-215. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.04.068 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.04.068</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.04.068">https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.04.068</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Seetharamu, K.N.</string-name>
              <string-name>Leela, V.</string-name>
              <string-name>Kotloni, N.</string-name>
            </person-group>
            <year>2017</year>
            <article-title>Numerical Investigation of Heat Transfer in a Micro-Porous-Channel under Variable Wall Heat Flux and Variable Wall Temperature Boundary Conditions Using Local Thermal Non-Equilibrium Model with Internal Heat Generation</article-title>
            <source>International Journal of Heat and Mass Transfer</source>
            <volume>112</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.04.068</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B12">
        <label>12.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Liu, C., Yang, S., Chao, Y., Liou, K.Y. and Wang, C. (2013) Effect of Non-Uniform Heating on the Performance of the Microchannel Heat Sinks. <italic>International</italic><italic>Communications</italic><italic>in</italic><italic>Heat</italic><italic>and</italic><italic>Mass</italic><italic>Transfer</italic>, 43, 57-62. https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2013.02.003 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.icheatmasstransfer.2013.02.003</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2013.02.003">https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2013.02.003</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Liu, C.</string-name>
              <string-name>Yang, S.</string-name>
              <string-name>Chao, Y.</string-name>
              <string-name>Liou, K.Y.</string-name>
              <string-name>Wang, C.</string-name>
            </person-group>
            <year>2013</year>
            <article-title>Effect of Non-Uniform Heating on the Performance of the Microchannel Heat Sinks</article-title>
            <source>International Communications in Heat and Mass Transfer</source>
            <volume>43</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.icheatmasstransfer.2013.02.003</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B13">
        <label>13.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Swain, A. and Das, M.K. (2017) Flow Boiling of Distilled Water over Plain Tube Bundle with Uniform and Varying Heat Flux along the Height of the Tube Bundle. <italic>Experimental</italic><italic>Thermal</italic><italic>and</italic><italic>Fluid</italic><italic>Science</italic>, 82, 222-230. https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2016.11.022 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.expthermflusci.2016.11.022</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2016.11.022">https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2016.11.022</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Swain, A.</string-name>
              <string-name>Das, M.K.</string-name>
            </person-group>
            <year>2017</year>
            <article-title>Flow Boiling of Distilled Water over Plain Tube Bundle with Uniform and Varying Heat Flux along the Height of the Tube Bundle</article-title>
            <source>Experimental Thermal and Fluid Science</source>
            <volume>82</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.expthermflusci.2016.11.022</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B14">
        <label>14.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Mikhailov, M.D. and Ozisik, N. (1984) Unified Analysis and Solutions of Heat and Mass Diffusion. Wiley.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Mikhailov, M.D.</string-name>
              <string-name>Ozisik, N.</string-name>
            </person-group>
            <year>1984</year>
            <article-title>Unified Analysis and Solutions of Heat and Mass Diffusion</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B15">
        <label>15.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Cotta, R.M. (2020) Integral Transforms in Computational Heat and Fluid Flow. CRC Press.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Cotta, R.M.</string-name>
            </person-group>
            <year>2020</year>
            <article-title>Integral Transforms in Computational Heat and Fluid Flow</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B16">
        <label>16.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Cotta, R.M. (1990) Hybrid Numerical/Analytical Approach to Nonlinear Diffusion Problems. <italic>Numerical</italic><italic>Heat</italic><italic>Transfer</italic>, <italic>Part</italic><italic>B</italic>: <italic>Fundamentals</italic>, 17, 217-226. https://doi.org/10.1080/10407799008961740 <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/10407799008961740</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1080/10407799008961740">https://doi.org/10.1080/10407799008961740</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Cotta, R.M.</string-name>
              <string-name>Transfer, P</string-name>
            </person-group>
            <year>1990</year>
            <article-title>Hybrid Numerical/Analytical Approach to Nonlinear Diffusion Problems</article-title>
            <source>Numerical Heat Transfer</source>
            <volume>17</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/10407799008961740</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B17">
        <label>17.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Cotta, R.M., Naveira-Cotta, C.P., Knupp, D.C., Zotin, J.L.Z., Pontes, P.C. and Almeida, A.P. (2018) Recent Advances in Computational-Analytical Integral Transforms for Convection-Diffusion Problems. <italic>Heat</italic><italic>and</italic><italic>Mass</italic><italic>Transfer</italic>, 54, 2475-2496. https://doi.org/10.1007/s00231-017-2186-1 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00231-017-2186-1</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s00231-017-2186-1">https://doi.org/10.1007/s00231-017-2186-1</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Cotta, R.M.</string-name>
              <string-name>Naveira-Cotta, C.P.</string-name>
              <string-name>Knupp, D.C.</string-name>
              <string-name>Zotin, J.L.Z.</string-name>
              <string-name>Pontes, P.C.</string-name>
              <string-name>Almeida, A.P.</string-name>
            </person-group>
            <year>2018</year>
            <article-title>Recent Advances in Computational-Analytical Integral Transforms for Convection-Diffusion Problems</article-title>
            <source>Heat and Mass Transfer</source>
            <volume>54</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00231-017-2186-1</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B18">
        <label>18.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Cotta, R.M. and Mikhailov, M.D. (1997) Heat Conduction-Lumped Analysis, Integral Transforms, Symbolic Computation. Wiley-InterScience.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Cotta, R.M.</string-name>
              <string-name>Mikhailov, M.D.</string-name>
              <string-name>Analysis, I</string-name>
              <string-name>Transforms, S</string-name>
            </person-group>
            <year>1997</year>
            <article-title>Heat Conduction-Lumped Analysis, Integral Transforms, Symbolic Computation</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B19">
        <label>19.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Arfken, G.B., Weber, H.J. and Harris, F.E. (2013) Mathematical Methods for Physicists. Elsevier Academic Press.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Arfken, G.B.</string-name>
              <string-name>Weber, H.J.</string-name>
              <string-name>Harris, F.E.</string-name>
            </person-group>
            <year>2013</year>
            <article-title>Mathematical Methods for Physicists</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B20">
        <label>20.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Çengel, Y.A. and Ghajar, A.J. (2020) Heat and Mass Transfer Fundamentals and Applications. 6th Edition, Mcgraw-Hill Education.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Ghajar, A.J.</string-name>
              <string-name>Edition, M</string-name>
            </person-group>
            <year>2020</year>
            <article-title>Heat and Mass Transfer Fundamentals and Applications</article-title>
            <source>6th Edition</source>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B21">
        <label>21.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Bergman, T.L., Lavine, A.S., Incropera, F.P. and Dewitt, D.P. (2011) Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 7th Edition, John Wiley &amp; Sons.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Bergman, T.L.</string-name>
              <string-name>Lavine, A.S.</string-name>
              <string-name>Incropera, F.P.</string-name>
              <string-name>Dewitt, D.P.</string-name>
              <string-name>Edition, J</string-name>
            </person-group>
            <year>2011</year>
            <article-title>Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 7th Edition, John Wiley &amp; Sons</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B22">
        <label>22.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Bennett, T.D. (2019) Correlations for the Graetz Problem in Convection—Part 1: For Round Pipes and Parallel Plates. <italic>International</italic><italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>Heat</italic><italic>and</italic><italic>Mass</italic><italic>Transfer</italic>, 136, 832-841. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.03.006 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.03.006</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.03.006">https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.03.006</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Bennett, T.D.</string-name>
            </person-group>
            <year>2019</year>
            <article-title>Correlations for the Graetz Problem in Convection—Part 1: For Round Pipes and Parallel Plates</article-title>
            <source>International Journal of Heat and Mass Transfer</source>
            <volume>136</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.03.006</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B23">
        <label>23.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Bennett, T.D. (2019) A Historical Misperception on Calculating the Average Convection Coefficient in Tubes with Constant Wall Heat Flux. <italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>Heat</italic><italic>Transfer</italic>, 141, Article 061702. https://doi.org/10.1115/1.4043303 <pub-id pub-id-type="doi">10.1115/1.4043303</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1115/1.4043303">https://doi.org/10.1115/1.4043303</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Bennett, T.D.</string-name>
            </person-group>
            <year>2019</year>
            <article-title>A Historical Misperception on Calculating the Average Convection Coefficient in Tubes with Constant Wall Heat Flux</article-title>
            <source>Journal of Heat Transfer</source>
            <volume>141</volume>
            <elocation-id>061702</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1115/1.4043303</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
    </ref-list>
  </back>
</article>