Solução numérica e implementação computacional da equação de difusão usando coordenadas generalizadas tridimensionais: aplicação na secagem de telhas ornamentais.

• Autor(a) principal: ARAÚJO, Luis Felipe de.
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
• Texto Completo: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/27999
• topic: Telhas ornamentais - secagem; Solução numérica; Equação de difusão; Coordenadas generalizadas tridimensionais; Geometria complexa; LS Optimizer; Malhas estruturadas; Difusividade variável; Materiais cerâmicos - secagem; Equação de transporte; Ornamental tiles - drying; Numerical solution; Diffusion equation; Generalized three-dimensional coordinates; Complex geometry; LS Optimizer; Structured meshes; Variable diffusivity; Ceramic materials - drying; Transport equation; Engenharia de Processos.

Este trabalho tem por objetivo estudar teórica e experimentalmente o processo de difusão em três dimensões, para sólidos de forma arbitrária. O estudo apresenta soluções analíticas e numéricas da equação de difusão na descrição do transporte da grandeza de interesse para a condição de contorno do terceiro tipo. As ferramentas analíticas consideraram o produto com a forma de paralelepípedo, enquanto a solução numérica foi desenvolvida para sólidos com forma genérica. Para utilizar o método numérico, a solução da equação de difusão tridimensional foi discretizada usando o método dos volumes finitos, com uma formulação totalmente implícita, usando coordenadas generalizadas. Um código computacional desenvolvido em FORTRAN, usando o estúdio CVF 6.6.0 foi utilizado e os resultados acoplados ao software LS Optimizer para fazer a simulação, a partir de dados experimentais de secagem. Assim, foram determinados o coeficiente de difusão efetivo em função da razão de umidade para várias funções e também o valor do coeficiente de transferência convectivo. As ferramentas foram aplicadas à secagem de telhas cerâmicas para quatro condições experimentais. Os resultados mostraram que, ao se aumentar a temperatura ou a velocidade do fluxo de ar de secagem ou ambas, o tempo do processo diminui. Para as temperaturas e velocidades estudadas, as cinéticas de secagem apresentaram resultados coerentes do ponto de vista físico, em se tratando de um processo de secagem. Os valores dos coeficientes difusivos e de transferências convectivos foram obtidos com as incertezas e podem ser considerados estatisticamente coerentes. Em adição a isto, a análise e comparação dos resultados com dados reportados na literatura, para casos similares, mostraram que a solução apresentada forneceu resultados coerentes para todos os casos investigados.