Análise numérica da geometria de aletas inseridas em cavidades dirigidas em escoamento com transferência por convecção forçada
Autor(a) principal: | |
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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/1/9138 |
Resumo: | O presente trabalho apresenta um estudo numérico de escoamento laminar em três cavidades quadradas aletadas sob o efeito de convecção forçada. O escoamento proposto é assumido bidimensional, laminar e permanente. Objetiva-se através do Design Construtal a obtenção de geometria ótima da aleta de forma a maximizar a transferência de calor entre o fluido que escoa no interior da cavidade e a aleta aquecida, para alguns números de Reynolds (ReH = 10; 50; 100 e 1000). Para isto é fixada a relação das dimensões externas da cavidade (H/L = 1) e variação da geometria da aleta entre seu comprimento e altura (H1/L1) para a otimização da troca térmica. Todas as simulações são realizadas com número de Prandtl fixo (Pr = 0,71). A relação entre a área da cavidade e a aleta é considerada fixa ( = 0,05). As equações de conservação de massa, quantidade de movimento e energia foram resolvidas através de um código comercial de dinâmica dos fluidos computacional (CFD - do inglês: Computational Fluid Dynamics) baseado no método dos volumes finitos. O Design Construtal permitiu um significativo aumento de desempenho térmico, o maior número de Nusselt (NuH) foi obtido para a aleta inserida na superfície lateral direita da cavidade com H1/L1 = 2,0 com ReH = 1000, mostrando que o desempenho térmico depende da geometria. Como esperado, a geometria tem forte influência sobre o NuH para todos os ReH avaliados. |
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Análise numérica da geometria de aletas inseridas em cavidades dirigidas em escoamento com transferência por convecção forçadaDesign construtalCavidade dirigidaConvecção forçadaAletas retangularesConstructal designDirected cavityForced convectionRectangular finsO presente trabalho apresenta um estudo numérico de escoamento laminar em três cavidades quadradas aletadas sob o efeito de convecção forçada. O escoamento proposto é assumido bidimensional, laminar e permanente. Objetiva-se através do Design Construtal a obtenção de geometria ótima da aleta de forma a maximizar a transferência de calor entre o fluido que escoa no interior da cavidade e a aleta aquecida, para alguns números de Reynolds (ReH = 10; 50; 100 e 1000). Para isto é fixada a relação das dimensões externas da cavidade (H/L = 1) e variação da geometria da aleta entre seu comprimento e altura (H1/L1) para a otimização da troca térmica. Todas as simulações são realizadas com número de Prandtl fixo (Pr = 0,71). A relação entre a área da cavidade e a aleta é considerada fixa ( = 0,05). As equações de conservação de massa, quantidade de movimento e energia foram resolvidas através de um código comercial de dinâmica dos fluidos computacional (CFD - do inglês: Computational Fluid Dynamics) baseado no método dos volumes finitos. O Design Construtal permitiu um significativo aumento de desempenho térmico, o maior número de Nusselt (NuH) foi obtido para a aleta inserida na superfície lateral direita da cavidade com H1/L1 = 2,0 com ReH = 1000, mostrando que o desempenho térmico depende da geometria. Como esperado, a geometria tem forte influência sobre o NuH para todos os ReH avaliados.The current work presents a numerical study of laminar flow in three finned square cavities under forced convection. The proposed flow is two-dimensional, laminar and steady. Using Constructal Design in order to obtain a optimal geometry of the fin to maximize the heat transference between the fluid that flow into the cavity and the heated fin, for some Reynolds numbers (ReH = 10; 50; 100 e 1000). For this, it is fixed the extern dimension relation of cavity (H/L = 1) and the fin geometry variation between the legth and the height (H1/L1) for optimization of the heat exchange. All the simulations are perfomed for a fix Prandtl number (Pr = 0,71). The relation between the cavity area and the fin is considered fixed ( = 0,05). The conservation equations of mass, momentum and energy were resolved through a commercial code of computational fluid dynamics based in the finite volume methods. The Constructal Design allow a significant increasing of thermal performance, the Nusselt biggest number (NuH) was obtained for the inserted fin on the right side surface of cavity with H1/L1 = 2,0 with ReH = 1000, showing that the thermal performance depends of the geometry. As expected, the geometry has a strong influence on NuH for all ReH evaluated.Rocha, Luiz Alberto OliveiraSantos, Elizaldo Domingues dosAldrighi, Eliciana Sias2020-10-27T23:21:40Z2020-10-27T23:21:40Z2016info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfALDRIGHI, Eliciana Sias. Análise numérica da geometria de aletas inseridas em cavidades dirigidas em escoamento com transferência por convecção forçada. 2016. 111 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Computacional)- Instituto de matemática, estatística e física . Universidade Federal do Rio Grande, 2016.http://repositorio.furg.br/handle/1/9138porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da FURG (RI FURG)instname:Universidade Federal do Rio Grande (FURG)instacron:FURG2020-10-27T23:21:40Zoai:repositorio.furg.br:1/9138Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.furg.br/oai/request || http://200.19.254.174/oai/requestopendoar:2020-10-27T23:21:40Repositório Institucional da FURG (RI FURG) - Universidade Federal do Rio Grande (FURG)false |
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O presente trabalho apresenta um estudo numérico de escoamento laminar em três cavidades quadradas aletadas sob o efeito de convecção forçada. O escoamento proposto é assumido bidimensional, laminar e permanente. Objetiva-se através do Design Construtal a obtenção de geometria ótima da aleta de forma a maximizar a transferência de calor entre o fluido que escoa no interior da cavidade e a aleta aquecida, para alguns números de Reynolds (ReH = 10; 50; 100 e 1000). Para isto é fixada a relação das dimensões externas da cavidade (H/L = 1) e variação da geometria da aleta entre seu comprimento e altura (H1/L1) para a otimização da troca térmica. Todas as simulações são realizadas com número de Prandtl fixo (Pr = 0,71). A relação entre a área da cavidade e a aleta é considerada fixa ( = 0,05). As equações de conservação de massa, quantidade de movimento e energia foram resolvidas através de um código comercial de dinâmica dos fluidos computacional (CFD - do inglês: Computational Fluid Dynamics) baseado no método dos volumes finitos. O Design Construtal permitiu um significativo aumento de desempenho térmico, o maior número de Nusselt (NuH) foi obtido para a aleta inserida na superfície lateral direita da cavidade com H1/L1 = 2,0 com ReH = 1000, mostrando que o desempenho térmico depende da geometria. Como esperado, a geometria tem forte influência sobre o NuH para todos os ReH avaliados. |
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