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Título: Investigação numérica da convecção natural de canal poroso heterogêneo aquecido por baixo
Autor(es): Romanó, James Luigi
Orientador(es): Junqueira, Silvio Luiz de Mello
Palavras-chave: Fluidodinâmica computacional
Dinâmica dos fluidos
Escoamento
Energia - Transferência
Computational fluid dynamics
Fluid dynamics
Runoff
Energy transfer
Data do documento: 8-Mai-2014
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: ROMANÓ, James Luigi. Investigação numérica da convecção natural de canal poroso heterogêneo aquecido por baixo. 2014. 74 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2014.
Resumo: Neste trabalho é realizado um estudo numérico da convecção natural canal horizontal heterogêneo aquecido por baixo. O canal é preenchido por blocos sólidos, quadrados, desconectados e uniformemente distribuídos. É utilizada uma condição de contorno periódica nas paredes laterais e a simulação é feita através da solução das equações de balanço de massa, quantidade de movimento e energia para a fase fluida, e condução de calor para os blocos. É variado o número de Rayleigh (Ra =10,10 ), o número de blocos ( N = 1, 4, 16 ) e a razão de aspecto ( A = 2, 3, 4, 6, 8 ). É avaliada a influência da variação desses parâmetros no número de Nusselt, que quantifica a transferência de calor, e no valor máximo de linhas de corrente, para quantificar a intensidade de recirculação do fluido. Realiza-se uma análise quantitativa através da investigação dos gráficos de linhas de corrente, isotermas e número de Nusselt transiente. De forma geral, o aumento da razão de aspecto proporciona maior liberdade ao desenvolvimento de plumas, tornando o padrão celular do escoamento mais complexo. O aumento do número de Rayleigh intensifica a transferência de calor e a recirculação do fluido, implicando no aumento do número de Nusselt. A presença dos obstáculos geométricos limita os graus de liberdade do escoamento, causando a diminuição da taxa de transferência de calor total.
Abstract: This work consists of natural convection study on a heterogeneous horizontal channel heated from below. The channel is filled with solid, squared, disconnected, condutive and uniformly distributed blocks. In the side walls we consider periodic boundary condition, and the numerical simulation is done through the solution of momentum, energy and continuity equations. The range of the parameters used is as follows: Rayleigh number Ra = 10, 10, number os blocks N = 1, 4, 16 , aspect ratio ( A = 2, 3, 4, 6, 8 ). We evaluate the influence of these parameters in the Nussel number, to measure the average heat transfer, and in the maximum streamline value, to quantify the fluid recirculation intensity. We proceed by analysing the streamlines, isotherms and temporal Nusselt. In general , the increase in the aspect ratio promotes more freedom to the plume development, therefore increasing the Nusselt number. The presence of the geometric obstacles limits the flow’s degrees of freedom, therefore decreasing total heat transfer.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/6723
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