Numerical study of an elliptical fin inserted in a square cavity with the upper sliding surface submitted to mixed convection

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Sehn, Alysson
Data de Publicação: 2018
Outros Autores: Fernandes, Cássio Spohr, Santos, Elizaldo Domingues dos, Isoldi, Liércio André, Centeno, Felipe Roman, Soliman, Paulo Augusto
Tipo de documento: Artigo
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/215132
Resumo: Este trabalho pretende avaliar a transferência de calor em uma cavidade quadrada com uma aleta elíptica localizada em diferentes posições no fundo da cavidade e com diferentes razões de aspecto. A geometria ideal foi analisada usando o princípio do Design Constructal. Foi considerado um escoamento bidimensional, laminar, estacionário e incompressível. As propriedades termo físicas foram definidas para Pr = 0.71 e são consideradas constantes, exceto para a massa específica que foi determinada pela aproximação de Boussinesq. Um número Rayleigh (RaH) de 104 foi adotado para definir a convecção natural, enquanto um número de Reynolds (ReH) de 102 foi adotado para definir a convecção forçada. A posição da aleta e suas dimensões foram variadas, mantendo constante a relação entre a área da aleta e a área da cavidade (Φ = 0,05). A geometria ideal que maximiza a taxa de transferência de calor foi obtida através da Lei Construtal. Uma malha foi criada para resolver o problema e foi adequadamente refinada para garantir a precisão dos resultados. As equações governantes do problema foram resolvidas numericamente usando o software ANSYS / Fluent®. Este estudo mostra que a posição da aleta que maximiza o número de Nusselt médio, nessas condições, está no ponto X1 ≈ 0,3 da superfície inferior. Para a razão de aspecto (r) da aleta, observou-se que a minimização do número médio de Nusselt médio ocorre para r entre 15 e 25. Considerando todas as geometrias estudadas, a otimizada pode atingir um desempenho em torno de 50% superior se comparado com o pior caso, comprovando a importância da avaliação geométrica neste tipo de problema de engenhaaria, bem como a eficácia da abordagem Construtal.
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