Modelagem numérica do escoamento ao redor de cilindros aquecidos rotativos em regime laminar e turbulento.
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI) |
Texto Completo: | https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/812 |
Resumo: | O estudo do escoamento e da transferência de calor ao redor de corpos aquecidos imersos em fluidos tem diversas aplicações em situações práticas de engenharia: trocadores de calor, aquecedores, dispositivos eletrônicos, cilindros aquecidos da indústria de papel e celulose, entre outros. Enquanto o problema de corpos estacionários possui uma gama considerável de trabalhos publicados, problemas em que o corpo imerso no fluido também se movimenta são mais escassos na literatura. Além disso, para as situações em que o corpo também está aquecido, é necessário analisar a influência da transferência de calor no fluido e vice versa. No Método da Fronteira Imersa (MFI) termos fontes de força e energia, decorrentes da presença do corpo imerso, são adicionados aos termos fontes das equações de Navier-Stokes e da Energia. A geometria imersa é representada por uma malha lagrangiana que se sobrepõe à malha euleriana do domínio. Este procedimento favorece a simulação de fenômenos complexos como o de interação fluido-estrutura, se comparado com modelos convencionais de malhas adaptativas. O Modelo Físico Virtual (MFV), uma metodologia para avaliação do campo de forças lagrangiano desenvolvido por Lima E Silva (2002), tem se mostrado bastante competitivo em relação às abordagens convencionais. No presente trabalho, foram simulados escoamentos ao redor de cilindros rotativos aquecidos a diferentes valores do número de Reynolds, Richardson e rotações específicas, para regimes laminares e tubulentos. Utilizou-se um programa particular bidimensional baseado no MFI/MFV e também foram simulados casos utilizando o programa OpenFOAM. A evolução temporal dos coeficientes aerodinâmicos de arrasto e sustentação e o número de Nusselt foram analisados. Os valores médios de Cd, Cl e Nusselt e os campos instantâneos de temperatura e vorticidade também foram analisados. Os resultados obtidos foram comparados com dados da literatura, mostrando boa concordância entre eles. Foi proposta uma correlação empírica para o número de Nusselt, em função do número de Reynolds e da rotação específica, utilizando os resultados do OpenFOAM. Esta correlação apresenta bom ajuste dos dados para a faixa de valores analisada. |
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2017-052017-06-19T17:21:06Z2017-06-19T17:21:06ZVIEIRA, Ariane Neale Ramos. Modelagem numérica do escoamento ao redor de cilindros aquecidos rotativos em regime laminar e turbulento. 2017. 131 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2017.https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/812O estudo do escoamento e da transferência de calor ao redor de corpos aquecidos imersos em fluidos tem diversas aplicações em situações práticas de engenharia: trocadores de calor, aquecedores, dispositivos eletrônicos, cilindros aquecidos da indústria de papel e celulose, entre outros. Enquanto o problema de corpos estacionários possui uma gama considerável de trabalhos publicados, problemas em que o corpo imerso no fluido também se movimenta são mais escassos na literatura. Além disso, para as situações em que o corpo também está aquecido, é necessário analisar a influência da transferência de calor no fluido e vice versa. No Método da Fronteira Imersa (MFI) termos fontes de força e energia, decorrentes da presença do corpo imerso, são adicionados aos termos fontes das equações de Navier-Stokes e da Energia. A geometria imersa é representada por uma malha lagrangiana que se sobrepõe à malha euleriana do domínio. Este procedimento favorece a simulação de fenômenos complexos como o de interação fluido-estrutura, se comparado com modelos convencionais de malhas adaptativas. O Modelo Físico Virtual (MFV), uma metodologia para avaliação do campo de forças lagrangiano desenvolvido por Lima E Silva (2002), tem se mostrado bastante competitivo em relação às abordagens convencionais. No presente trabalho, foram simulados escoamentos ao redor de cilindros rotativos aquecidos a diferentes valores do número de Reynolds, Richardson e rotações específicas, para regimes laminares e tubulentos. 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Esta correlação apresenta bom ajuste dos dados para a faixa de valores analisada.Modelagem numérica do escoamento ao redor de cilindros aquecidos rotativos em regime laminar e turbulento.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisItajubáUniversidade Federal de Itajubá131 p.Método da Fronteira ImersaModelo Físico VirtualModelagem da TurbulênciaConvecção MistaCilindro RotativoImmersed Boundary MethodVirtual Physical MethodTurbulence ModellingMixed ConvectionRotating Circular CylinderLIMA E SILVA, Ana Lúcia Fernandes deLIMA E SILVA, Sandro Metrevelle Marcondes deEngenharia MecânicaTérmica, Fluidos e Máquinas de FluxoVIEIRA, Ariane Neale RamosPrograma de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia MecânicaIEM - Instituto de Engenharia Mecânicaporreponame:Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)instname:Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)instacron:UNIFEIinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALdissertacao_vieira1_2017.pdfdissertacao_vieira1_2017.pdfapplication/pdf9030701https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/812/1/dissertacao_vieira1_2017.pdf893ae229ab2f790bff3a030428ab537bMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/812/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52123456789/8122024-02-08 09:32:46.273oai:repositorio.unifei.edu.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unifei.edu.br/oai/requestrepositorio@unifei.edu.br || geraldocarlos@unifei.edu.bropendoar:70442024-02-08T12:32:46Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI) - Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)false |
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