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Título: Utilização do método lattice boltzmann no estudo da convecção natural em cavidade porosa heterogênea aquecida lateralmente
Autor(es): Silva, Heric Nicholas Gusso
Orientador(es): Junqueira, Silvio Luiz de Mello
Palavras-chave: Fluidos newtonianos
Materiais porosos
Dinâmica dos fluidos
Newtonian fluids
Porous materials
Fluid dynamics
Data do documento: 20-Ago-2014
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: SILVA, Heric Nicholas Gusso. Utilização do método lattice boltzmann no estudo da convecção natural em cavidade porosa heterogênea aquecida lateralmente. 2014. 101 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2014.
Resumo: Neste estudo o fenômeno da convecção natural no interior de uma cavidade quadrada, heterogênea, preenchida com fluido newtoniano é simulado numericamente. O domínio sólido da matriz consiste de obstáculos quadrados, termicamente ativos e uniformemente distribuídos no interior da cavidade. A modelagem matemática segue uma abordagem de meio contínuo e a solução numérica do problema é obtida empregando o Método de Lattice Boltzmann. O número de Nusselt médio avaliado na superfície aquecida, as linhas de corrente e as isotermas permitem mostrar resultados paramétricos dos efeitos da variação do número de blocos ( N = 9,16,36,64,144 ), da porosidade ( = 0,36;0,51;0,64;0,75;0,84 ), da razão de condutividade térmica sólido-fluido ( k = 0,1;1;10;100 ) e do número de Rayleigh ( Ra = 105 ,106 ,107 ) sobre o processo de convecção livre na cavidade. Aspectos relativos ao fenômeno de interferência da camada limite são discutidos e uma metodologia para a observação deste fenômeno é apresentada especificamente voltada para o método utilizado. Comparações com resultados da literatura, advindos de técnicas numéricas tradicionais, permitem avaliar o caráter alternativo e inovador do método de Lattice Boltzmann.
Abstract: In this work the phenomenon of natural convection in a heterogeneous square cavity filled with Newtonian fluid is numerically simulated. The solid domain is represented by thermally active square obstacles, uniformly distributed within the cavity. The mathematical model follows a continuum approach and the numerical solution of the problem is obtained using the Lattice Boltzmann method. The average Nusselt number evaluated at the heated surface, the streamlines and the isotherms show parametric results of the effect of varying the number of blocks ( N = 9,16,36,64,144 ), the porosity ( = 0,36;0,51;0,64;0,75;0,84 ), the solid-fluid thermal conductivity ratio ( k = 0,1;1;10;100 ) and the Rayleigh number ( Ra = 105 ,106 ,107 ) on the process of free convection inside the cavity. Aspects of the phenomenon of interference of the boundary layer are discussed and a methodology for observing this phenomenon is presented specifically focused on the hereby utilized method. Comparisons with results from the literature, attained by traditional numerical techniques, allow the evaluation of the innovative and alternative aspect of the Lattice Boltzmann method.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/6846
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