Simulação Numérica de Ventilação Instacionária em Espaços Interiores

• Autor(a) principal: Miranda, João Pedro Correia Mourão
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/24227
• topic: Ventilation strategies; Computational fluid dynamics; OpenFOAM; URaNS; Turbulence models; Unsteady ventilation; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia

Os sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado (AVAC) apresentam um dos maiores consumos de energia no setor dos edifícios. Para atingir a meta de descarbonização imposta pela União Europeia, diversas técnicas têm sido utiliza das para reduzir os custos energéticos destes sistemas, preservando as suas funções. Uma forma de reduzir o consumo de energia destes sistemas passa por aperfeiçoar a ventilação dos espaços interiores. O uso da mecânica de fluidos computacional (CFD) para estudar estratégias de ventilação em espaços interiores tem sido uma ferramenta crescente, no entanto, a precisão dos resultados obtidos depende muito da implementação adequada dos modelos e das condições necessárias. Nesta dissertação, uma nova abordagem de ventilação, a ventilação instacionária, vai ser estudada por meio da mecânica de fluidos computacional, usado o software OpenFOAM para o efeito. Neste trabalho, foram primeiramente validadas as técnicas numéricas, de discre tização e de modelação física de CFD baseando-nos em dois benchmarks experi mentais disponíveis na literatura. Num primeiro caso, caso isotérmico, simulações URaNS (Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes) realizadas com o algoritmo pimpleFoam foram estudadas para os modelos de turbulência de altos números de Reynolds k − e RNG k − e baixos números de Reynolds LaunderSharma k − e k − ωSST. Num segundo caso, caso não isotérmico, simulações URaNS foram realizadas usado o algoritmo buoyantPimpleFoam apenas para os modelos de alto número de Reynolds k− com presença do termo de produção térmica e dos modelos k − e RNG k − sem este termo. Por fim, foi simulada a sala de testes de equipamentos de climatização (SATEC) do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP), de forma a validar os resultados numéricos com os resultados experimentais. Em seguida, foi testada computacional mente a estratégia de ventilação instacionária, implementada a partir de um caudal periódico de sinal sinusoidal, onde vários caudais médios, frequências e amplitudes dos sinais foram estudados.