Simulação numérica da convecção natural em cavidade porosa bi-dispersa aquecida por baixo

• Autor(a) principal: Lima, Guilherme Hanauer de
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10328
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS; Calor - Transmissão; Meios de transferência de calor; Calor - Convecção natural; Métodos de simulação; Heat - Transmission; Heat-transfer media; Heat - Convection, Natural; Simulation methods

Neste trabalho é investigado o fenômeno de transporte através da transferência de calor por convecção natural em uma cavidade quadrada bi-dispersa aquecida por baixo. A cavidade é representada por blocos porosos, quadrados, desconectados e uniformemente distribuídos. A simulação numérica do meio bi-disperso é feita através da solução das equações de balanço de massa, quantidade de movimento e energia para a fase fluida (Navier-Stokes) e para a fase porosa dos blocos (Darcy- Brinkman-Forchheimer). O algoritmo utilizado para o acoplamento pressão-velocidade é o SIMPLEC e o esquema de interpolação para os termos convectivos é o QUICK. Resultados são apresentados para a variação do número de Rayleigh ( Ra  105 - 10 7 ), do número de Darcy ( Da  104 - 108 ), da porosidade dos blocos (I  0, 4 - 0, 6 ) e do número de blocos ( N  1; 4;16;36; 64 ). A transferência de calor através do meio é avaliada quantitativamente pelo número de Nusselt na superfície inferior da cavidade, e qualitativamente pelas isotermas e linhas de corrente. Com o aumento do número de Rayleigh, observa-se a intensificação da recirculação de fluido na cavidade e, consequentemente, o aumento da transferência de calor. Da mesma forma, com o aumento do número de Darcy, verifica-se um aumento da permeabilidade interna dos blocos, reforçando a recirculação geral na cavidade. A variação da porosidade interna dos blocos apresenta pouca influência em relação aos demais parâmetros. De forma geral, o aumento do número de blocos reduz a permeabilidade externa da cavidade, intensificando a resistência ao escoamento do fluido, proporcionando a estratificação horizontal das isotermas. Para determinadas configurações ( Ra, Da, I , N ), a estratificação horizontal é caracterizada para o regime de condução pura.