Estudo da transferência de calor em canais aletados usando fluidodinâmica computacional

• Autor(a) principal: Santana, Leonardo de Mattos
• Data de Publicação: 2009
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/17685
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::TRANSFERENCIA DE CALOR; Fluidodinâmica computacional; Transferência de calor; Aletas; Canais

Este trabalho apresenta um estudo usando fluidodinâmica computacional sobre a transferência de calor no escoamento em canais com diferentes arranjos de aletas. Este tipo de escoamento tem característica transiente quase-estacionária, isto é, tem um padrão de escoamento que flutua em torno de um escoamento médio. Os arranjos de aletas analisados englobam os canais com fileiras de aletas piniformes alinhadas e desalinhadas com razão unitária entre a altura do canal e o diâmetro da aleta. Os passos transversal e longitudinal dos arranjos de aletas foram variados em 2 níveis a partir de uma configuração base. As simulações deste trabalho foram executadas com o software comercial ANSYS CFX, versão 11 SP1. O objetivo deste trabalho foi demonstrar que a fluidodinâmica computacional é capaz de estimar adequadamente a transferência de calor em canais aletados. Foi mostrado que a utilização de simulações pseudo-estacionárias com passo de tempo adequado podem ser usadas em substituição à simulação transiente do fenômeno na determinação das taxas médias de transferência de calor sobre as aletas. Os resultados destas simulações foram validados por comparação com predições de uma correlação desenvolvida experimentalmente para exatamente este tipo de canal aletado. Foi demonstrado que duas correlações da literatura que estimam os coeficientes médios de transferência de calor em arranjos de aletas com elevadas razões entre a altura do canal e o diâmetro da aleta, predizem valores de números de Nusselt entre 10 e 60% superiores aos obtidos nas configurações correspondentes no canal aletado. Isto mostra a importância do efeito das paredes laterais, o que foi comprovado através de análise de sensibilidade executando simulações com diferentes condições de contorno para as paredes do canal.