Estudo numérico da forma geométrica de canais aletados em escoamento com transferência de calor por convecção mista

• Autor(a) principal: Altnetter, Maicon Vinicius
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da FURG (RI FURG)
• Texto Completo: http://repositorio.furg.br/handle/1/9159
• topic: Canais Aletados; Estudos numéricos; Convecção mista; Estudo geométrico; Design construtal; Finned channels; Numerical study; Heat transfer; Geometric study; Constructal design

No presente trabalho é realizado um estudo numérico em escoamento incompressível, laminar, bidimensional com convecção mista em um canal horizontal com duas aletas retangulares inseridas nas superfícies, onde a influência da geometria e o posicionamento das aletas sobre a taxa de transferência de calor são avaliados com o método Design Construtal. O problema é submetido a duas restrições geométricas, dadas pelas áreas do canal e das duas aletas, e três graus de liberdade: H1/L1, que é a razão entre as dimensões da aleta a montante do escoamento, H2/L2, é a razão entre as dimensões das aletas a jusante e L3, o distanciamento entre os centros das aletas. Dessa forma, foi possível maximizar a taxa de transferência de calor por unidade de comprimento três vezes (qmmm). Também foi avaliada a influência geométrica para diferentes números de ReH (10, 100 e 200) e GrH (103, 104 e 105). A criação do domínio computacional, discretização e especificação das regiões de imposição das condições de contorno (pré-processamento) foram realizadas com o software GAMBIT®. Já o processamento, que consiste em solucionar numericamente, através do Método dos Volumes Finitos, as equações de conservação de massa, quantidade de movimento e energia, foi realizado no software FLUENT®. A partir dos resultados obtidos pode-se observar que as taxas de transferência de calor por unidade de comprimento foram maximizadas para as maiores razões de H1/L1 e H2/L2, ou seja, quando as aletas tiveram a maior inserção no domínio do canal. O distanciamento, uma vez otimizado das aletas, (L3)o, sofreu influência dos números de ReH e GrH avaliados. Dessa forma, os resultados indicaram que a aplicação do Design Construtal levou a resultados com mais de 100% de diferença na taxa de transferência de calor entre as geometrias ótimas e as piores configurações estudadas, evidenciando assim a relevância e a necessidade da realização de uma análise geométrica do problema proposto para alcançar um desempenho satisfatório.