Simulação numérica da convecção mista em cavidade preenchida com meio poroso heterogêneo e homogêneo
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2016 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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/1/1657 |
Resumo: | No presente trabalho é apresentada a modelagem e solução numérica da convecção mista em cavidade aquecida por baixo com o topo deslizante, preenchida com meio poroso heterogêneo e homogêneo. Na abordagem heterogênea, o domínio do sólido é representado por blocos condutores de calor igualmente espaçados; a fase fluido circunda os blocos, limitada pelas paredes da cavidade. A abordagem homogênea ou poro-contínua é caracterizada através da porosidade e da permeabilidade da cavidade. As equações de conservação da massa, quantidade de movimento e energia são obtidas, adimensionalizadas e generalizadas de modo a representarem tanto o modelo contínuo quanto o poro-contínuo. A solução numérica é obtida através do método dos volumes finitos. As equações são discretizadas via esquema QUICK e é utilizado o algoritmo SIMPLE para o acoplamento pressão - velocidade. Visando o regime laminar, os parâmetros do escoamento são mantidos no intervalo de 102≤Re≤103 e 103≤Ra≤106 tanto para a abordagem heterogênea, quanto para a homogênea. Nas configurações testadas para o modelo contínuo, 9, 16, 36 e 64 blocos são considerados para cada combinação de Re e Ra e a porosidade microscópica é mantida constante φ=0,64 . No modelo poro-contínuo o número de Darcy (Da) é definido em função do número de blocos da cavidade heterogênea e da porosidade φ. Resultados numéricos do estudo comparativo entre a abordagem microscópica e a macroscópica são apresentados. Como resultado, correlações para o Nusselt médio para os modelos contínuo e poro-contínuo são obtidas em função do Ra modificado para cada Re. |
id |
UTFPR-12_a07f845161ad751ece8c57d0e85df802 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/1657 |
network_acronym_str |
UTFPR-12 |
network_name_str |
Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) |
repository_id_str |
|
spelling |
2016-10-04T18:53:57Z2016-10-04T18:53:57Z2016-04-01TAVARES, Renato Normandia. Simulação numérica da convecção mista em cavidade preenchida com meio poroso heterogêneo e homogêneo. 2016. 110 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2016.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1657No presente trabalho é apresentada a modelagem e solução numérica da convecção mista em cavidade aquecida por baixo com o topo deslizante, preenchida com meio poroso heterogêneo e homogêneo. Na abordagem heterogênea, o domínio do sólido é representado por blocos condutores de calor igualmente espaçados; a fase fluido circunda os blocos, limitada pelas paredes da cavidade. A abordagem homogênea ou poro-contínua é caracterizada através da porosidade e da permeabilidade da cavidade. As equações de conservação da massa, quantidade de movimento e energia são obtidas, adimensionalizadas e generalizadas de modo a representarem tanto o modelo contínuo quanto o poro-contínuo. A solução numérica é obtida através do método dos volumes finitos. As equações são discretizadas via esquema QUICK e é utilizado o algoritmo SIMPLE para o acoplamento pressão - velocidade. Visando o regime laminar, os parâmetros do escoamento são mantidos no intervalo de 102≤Re≤103 e 103≤Ra≤106 tanto para a abordagem heterogênea, quanto para a homogênea. Nas configurações testadas para o modelo contínuo, 9, 16, 36 e 64 blocos são considerados para cada combinação de Re e Ra e a porosidade microscópica é mantida constante φ=0,64 . No modelo poro-contínuo o número de Darcy (Da) é definido em função do número de blocos da cavidade heterogênea e da porosidade φ. Resultados numéricos do estudo comparativo entre a abordagem microscópica e a macroscópica são apresentados. Como resultado, correlações para o Nusselt médio para os modelos contínuo e poro-contínuo são obtidas em função do Ra modificado para cada Re.In this work is presented mixed convection heat transfer inside a lid-driven cavity heated from below and filled with heterogeneous and homogeneous porous medium. In the heterogeneous approach, the solid domain is represented by heat conductive equally spaced blocks; the fluid phase surrounds the blocks being limited by the cavity walls. The homogeneous or pore-continuum approach is characterized by the cavity porosity and permeability. Generalized mass, momentum and energy conservation equations are obtained in dimensionless form to represent both the continuum and the pore-continuum models. The numerical solution is obtained via the finite volume method. QUICK interpolation scheme is set for numerical treatment of the advection terms and SIMPLE algorithm is applied for pressure-velocity coupling. Aiming the laminar regime, the flow parameters are kept in the range of 102≤Re≤103 and 103≤Ra≤106 for both the heterogeneous and homogeneous approaches. In the tested configurations for the continuous model, 9, 16, 36, and 64 blocks are considered for each combination of Re and Ra being the microscopic porosity set as constant φ=0,64 . For the pore-continuum model the Darcy number (Da) is set according to the number of blocks in the heterogeneous cavity and the φ. Numerical results of the comparative study between the microscopic and macroscopic approaches are presented. As a result, average Nusselt number equations for the continuum and the pore continuum models as a function of Ra and Re are obtained.porUniversidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de MateriaisUTFPRBrasilCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOSComputaçãoMateriais porososFluidodinâmica computacionalMecânica dos fluidosEngenharia térmicaComputer sciencePorous materialsComputational fluid dynamicsFluid mechanicsHeat engineeringSimulação numérica da convecção mista em cavidade preenchida com meio poroso heterogêneo e homogêneoNumeric simulation of mixed convection in cavity filled with heterogeneous and homogeneous porous mediuminfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisCuritibaJunqueira, Silvio Luiz de Mellohttp://lattes.cnpq.br/2213804390733564Junqueira, Silvio Luiz de MelloNegrão, Cezar Otaviano RibeiroSantos, Paulo Henrique Dias dosMariani, Viviana Coccohttp://lattes.cnpq.br/3677837297631665Tavares, Renato Normandiainfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPRTHUMBNAILCT_PPGEM_M_Tavares, Renato Normandia_2016.pdf.jpgCT_PPGEM_M_Tavares, Renato Normandia_2016.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1311http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/1657/4/CT_PPGEM_M_Tavares%2c%20Renato%20Normandia_2016.pdf.jpg9f72faa55be79e7cff13a69656c2852fMD54ORIGINALCT_PPGEM_M_Tavares, Renato Normandia_2016.pdfCT_PPGEM_M_Tavares, Renato Normandia_2016.pdfapplication/pdf4003035http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/1657/1/CT_PPGEM_M_Tavares%2c%20Renato%20Normandia_2016.pdfd7be4e8b35566d50055783980b7eb9fdMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81290http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/1657/2/license.txtb9d82215ab23456fa2d8b49c5df1b95bMD52TEXTCT_PPGEM_M_Tavares, Renato Normandia_2016.pdf.txtCT_PPGEM_M_Tavares, Renato Normandia_2016.pdf.txtExtracted texttext/plain182836http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/1657/3/CT_PPGEM_M_Tavares%2c%20Renato%20Normandia_2016.pdf.txt9653d014a478b9f0e08e11024d0342ebMD531/16572016-10-05 03:00:21.274oai:repositorio.utfpr.edu.br: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ório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestopendoar:2016-10-05T06:00:21Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false |
dc.title.pt_BR.fl_str_mv |
Simulação numérica da convecção mista em cavidade preenchida com meio poroso heterogêneo e homogêneo |
dc.title.alternative.pt_BR.fl_str_mv |
Numeric simulation of mixed convection in cavity filled with heterogeneous and homogeneous porous medium |
title |
Simulação numérica da convecção mista em cavidade preenchida com meio poroso heterogêneo e homogêneo |
spellingShingle |
Simulação numérica da convecção mista em cavidade preenchida com meio poroso heterogêneo e homogêneo Tavares, Renato Normandia CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS Computação Materiais porosos Fluidodinâmica computacional Mecânica dos fluidos Engenharia térmica Computer science Porous materials Computational fluid dynamics Fluid mechanics Heat engineering |
title_short |
Simulação numérica da convecção mista em cavidade preenchida com meio poroso heterogêneo e homogêneo |
title_full |
Simulação numérica da convecção mista em cavidade preenchida com meio poroso heterogêneo e homogêneo |
title_fullStr |
Simulação numérica da convecção mista em cavidade preenchida com meio poroso heterogêneo e homogêneo |
title_full_unstemmed |
Simulação numérica da convecção mista em cavidade preenchida com meio poroso heterogêneo e homogêneo |
title_sort |
Simulação numérica da convecção mista em cavidade preenchida com meio poroso heterogêneo e homogêneo |
author |
Tavares, Renato Normandia |
author_facet |
Tavares, Renato Normandia |
author_role |
author |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Junqueira, Silvio Luiz de Mello |
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/2213804390733564 |
dc.contributor.referee1.fl_str_mv |
Junqueira, Silvio Luiz de Mello |
dc.contributor.referee2.fl_str_mv |
Negrão, Cezar Otaviano Ribeiro |
dc.contributor.referee3.fl_str_mv |
Santos, Paulo Henrique Dias dos |
dc.contributor.referee4.fl_str_mv |
Mariani, Viviana Cocco |
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/3677837297631665 |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Tavares, Renato Normandia |
contributor_str_mv |
Junqueira, Silvio Luiz de Mello Junqueira, Silvio Luiz de Mello Negrão, Cezar Otaviano Ribeiro Santos, Paulo Henrique Dias dos Mariani, Viviana Cocco |
dc.subject.cnpq.fl_str_mv |
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS |
topic |
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS Computação Materiais porosos Fluidodinâmica computacional Mecânica dos fluidos Engenharia térmica Computer science Porous materials Computational fluid dynamics Fluid mechanics Heat engineering |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Computação Materiais porosos Fluidodinâmica computacional Mecânica dos fluidos Engenharia térmica Computer science Porous materials Computational fluid dynamics Fluid mechanics Heat engineering |
description |
No presente trabalho é apresentada a modelagem e solução numérica da convecção mista em cavidade aquecida por baixo com o topo deslizante, preenchida com meio poroso heterogêneo e homogêneo. Na abordagem heterogênea, o domínio do sólido é representado por blocos condutores de calor igualmente espaçados; a fase fluido circunda os blocos, limitada pelas paredes da cavidade. A abordagem homogênea ou poro-contínua é caracterizada através da porosidade e da permeabilidade da cavidade. As equações de conservação da massa, quantidade de movimento e energia são obtidas, adimensionalizadas e generalizadas de modo a representarem tanto o modelo contínuo quanto o poro-contínuo. A solução numérica é obtida através do método dos volumes finitos. As equações são discretizadas via esquema QUICK e é utilizado o algoritmo SIMPLE para o acoplamento pressão - velocidade. Visando o regime laminar, os parâmetros do escoamento são mantidos no intervalo de 102≤Re≤103 e 103≤Ra≤106 tanto para a abordagem heterogênea, quanto para a homogênea. Nas configurações testadas para o modelo contínuo, 9, 16, 36 e 64 blocos são considerados para cada combinação de Re e Ra e a porosidade microscópica é mantida constante φ=0,64 . No modelo poro-contínuo o número de Darcy (Da) é definido em função do número de blocos da cavidade heterogênea e da porosidade φ. Resultados numéricos do estudo comparativo entre a abordagem microscópica e a macroscópica são apresentados. Como resultado, correlações para o Nusselt médio para os modelos contínuo e poro-contínuo são obtidas em função do Ra modificado para cada Re. |
publishDate |
2016 |
dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2016-10-04T18:53:57Z |
dc.date.available.fl_str_mv |
2016-10-04T18:53:57Z |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2016-04-01 |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
format |
masterThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.citation.fl_str_mv |
TAVARES, Renato Normandia. Simulação numérica da convecção mista em cavidade preenchida com meio poroso heterogêneo e homogêneo. 2016. 110 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2016. |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1657 |
identifier_str_mv |
TAVARES, Renato Normandia. Simulação numérica da convecção mista em cavidade preenchida com meio poroso heterogêneo e homogêneo. 2016. 110 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2016. |
url |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1657 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba |
dc.publisher.program.fl_str_mv |
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais |
dc.publisher.initials.fl_str_mv |
UTFPR |
dc.publisher.country.fl_str_mv |
Brasil |
publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) instacron:UTFPR |
instname_str |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) |
instacron_str |
UTFPR |
institution |
UTFPR |
reponame_str |
Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) |
collection |
Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) |
bitstream.url.fl_str_mv |
http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/1657/4/CT_PPGEM_M_Tavares%2c%20Renato%20Normandia_2016.pdf.jpg http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/1657/1/CT_PPGEM_M_Tavares%2c%20Renato%20Normandia_2016.pdf http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/1657/2/license.txt http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/1657/3/CT_PPGEM_M_Tavares%2c%20Renato%20Normandia_2016.pdf.txt |
bitstream.checksum.fl_str_mv |
9f72faa55be79e7cff13a69656c2852f d7be4e8b35566d50055783980b7eb9fd b9d82215ab23456fa2d8b49c5df1b95b 9653d014a478b9f0e08e11024d0342eb |
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 MD5 MD5 |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) |
repository.mail.fl_str_mv |
|
_version_ |
1805923009020559360 |