Análise de estabilidade linear de escoamentos em meios porosos

• Autor(a) principal: Brandão, Pedro Vayssière
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• Texto Completo: https://app.uff.br/riuff/handle/1/3595
• topic: Análise de estabilidade linear; Convecção mista; Meios porosos; Estabilidade linear; Linear stability analysis; Mixed convection; Porous medium

Problemas de convecção em meios porosos vêm sendo cada vez mais estudados, e são de particular interesse na engenharia. O presente trabalho tem por objetivo analisar o início do escoamento secundário, a convecção mista de escoamentos em meios porosos considerando dois casos, o primeiro onde o sistema é aquecido por baixo e isolado termicamente na parede superior e o segundo, que também é aquecido por baixo, porém, com uma condição de calor do terceiro tipo na parede superior, e em seguida confrontar qualitativamente ambos os casos e comparar o caso assintótico o qual a troca de calor por convecção tende a um isolamento térmico. Para tal, é feita uma análise de estabilidade linear do problema. Considera-se a lei de Darcy a fim de modelar a penetração de um líquido em um meio poroso. Para obter o início da convecção mista através da análise de estabilidade linear, perturba-se a solução base do escoamento, tanto na temperatura quanto na velocidade, e observa-se o comportamento dessa perturbação. Considera-se apenas termos lineares dessas perturbações. O problema resultante então se resume a um problema de auto-valores a ser resolvido numericamente, o quais seus auto-valores são basicamente os parâmetros que se deseja obter. Resolve-se esse problema numericamente através do método do tiro. Os resultados obtidos podem ser analisados através das curvas de estabilidade marginal, que representam os parâmetros que configuram o limiar entre a estabilidade e a instabilidade, ou seja, a ocorrência ou não do fenômeno de convecção mista. Além disso, foi possível obter uma aproximação analítica para a solução do segundo caso