Estudos numéricos e avaliação geométrica da transferência de calor por convecção mista em uma cavidade dirigida com duas aletas inseridas - Rodrigues, Priscila Martta (2018)
No presente trabalho é realizado um estudo numérico e uma avaliação geométrica de um escoamento com transferência de calor por convecção mista. O objetivo é a avaliação geométrica através da aplicação do Design Construtal e do método de busca exaustiva. É investigado o comportamento de uma cavidade dirigida com estratificação estável submetida a um escoamento incompressível, laminar e bidimensional. A cavidade possui duas aletas retangulares inseridas na superfície inferior. São investigadas a influência da geometria de cada aleta sobre o número de Nusselt das mesmas. Nesse estudo, foram avaliados diferentes números de Richardson (0.1 e 1.0), e o número de Reynolds e de Prandtl foram mantidos constantes, sendo igual a 400 e 6.0, respectivamente. O problema é submetido a três restrições geométricas: área total da cavidade e a área das aletas e três graus de liberdade: a razão entre altura e comprimento da cavidade (H/L) e a razão entre altura e comprimento de cada aleta (H1/L1 e H2/L2), sendo (fração de área da aleta 1) e (fração de área da aleta 2) dados por A1/AT e A2/AT, respectivamente. A malha foi construída com o software de código aberto GMSH 16.0. O processamento foi realizado no software FLUENT®, o qual consiste em solucionar numericamente as equações de conservação de massa, quantidade de movimento e energia, através do Método dos Volumes Finitos (MVF). Foram criados três pontos de monitoramento dos campos transientes de velocidades e temperaturas e os resultados obtidos com o modelo numérico empregados foram comparados com a literatura. Os resultados apresentaram boa concordância entre as simulações numéricas e os dados experimentais. Com relação a avaliação geométrica da cavidade com duas aletas inseridas, observou-se que para Ri = 0.1, o melhor caso possui a razão (H1/L1)oo = 0.3, (H2/L2)o = 0.5, (fração de área da aleta 1) = 0.07 e (fração de área da aleta 2) = 0.03, encontrando- se NuH,mm = 3.3508. Para Ri = 1.0, a melhor configuração encontrada foi (H1/L1)oo = 3.0, (H2/L2)o = 10.0, (fração de área da aleta 1) = 0.03 e (fração de área da aleta 2) = 0.07, encontrando-se NuH,mm = 2.4879. Comparando o melhor e o pior caso tem-se um ganho de 190.82%. Os resultados encontrados ressaltam a importância da avaliação geométrica para fins de recomendação teórica sobre as configurações geométricas que conduzem ao melhor desempenho térmico.