Comparação de simulações numéricas com dados experimentais de transferência de calor por convecção natural no interior de uma cavidade

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Medeiros, João Antonio Cunha de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Engenharia mecânica; Turbulência; Calor - Transmissão; Calor - Convecção - Simulação por computador; Navier-Stokes, Equações de
• Link de acesso: https://repositorio.udesc.br/handle/UDESC/18053

Estudos envolvendo convecção natural têm grande relevância e representatividade na engenharia, desde que foram desenvolvidos os primeiros modelamentos matemáticos para este fenômeno de transferência de calor. As aplicações de experimentos e modelos numéricos matemáticos auxiliaram no desenvolvimento de diversas soluções presentes no cotidiano da sociedade, tais como, resfriamento de circuitos eletrônicos, reservatórios de armazenamento da indústria de óleo e gás, coletores de energia solar, etc. Muitos estudos científicos já foram desenvolvidos em relação a simulação de escoamentos em convecção natural de cavidades, no entanto, poucos trabalhos foram realizados a fim de encontrar um modelo com boa acuracidade em escoamentos de alto Rayleigh. Este estudo foi dividido em duas etapas, sendo a primeira etapa a comparação e validação de modelos de turbulência contidos no AnsysFluentR com resultados experimentais, a fim de eleger a melhor combinação dos modelos de dissipação de energia, com a melhor equação de efeito de flutuação do fluído. Na segunda etapa, com o modelo de turbulência validado, serão feitas modificações geométricas quanto ao modelo de validação, como o ângulo de inclinação, razão de aspecto e a inclusão de um inserto no interior da cavidade. Um estudo sobre os perfis de velocidades e Nusselt local obtidos na linha de simetria vertical da cavidade com inserto foi avaliada, bem como valores Nusselt Global em cada um dos casos estudados nas três diferentes ordens de grandeza. Por fim o presente trabalho apresenta uma correlação entre os números de Nusselt global máximos e mínimos em função do número de Rayleigh, onde estes limites para o número de Nusselt permitem a determinação desta grandeza dentro do intervalo estudado para cavidades turbulentas, com e sem inserto