Investigação numérica da convecção natural de fluido de Bingham em cavidade fechada preenchida com meio poroso
Ano de defesa: | 2019 |
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Autor(a) principal: | |
Orientador(a): | |
Banca de defesa: | , , |
Tipo de documento: | Dissertação |
Tipo de acesso: | Acesso aberto |
Idioma: | por |
Instituição de defesa: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba |
Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais
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Departamento: |
Não Informado pela instituição
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País: |
Brasil
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Palavras-chave em Português: | |
Área do conhecimento CNPq: | |
Link de acesso: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5112 |
Resumo: | No presente estudo é investigado numericamente o processo de convecção natural de fluido com tensão limite de escoamento modelado como fluido de Bingham em cavidades fechadas preenchidas com meio poroso. O problema é modelado como laminar bidimensional em regime permanente com paredes verticais aquecidas diferencialmente e superfícies horizontais adiabáticas. Com o intuito de investigar os efeitos dos parâmetros significativos que descrevem o campo de escoamento e a transferência de calor. O número de Prandtl é fixado em 500, o número de blocos dentro da cavidade N varia entre 16 ,36 e 64 , o número de Rayleigh é avaliado na faixa entre 10 4 <= Ra <= 10 7 , o número de Bingham é avaliado na faixa entre 0,001 até 1 e dois valores de porosidade Φ = 0,36 e 0,64 são utilizados. Constata-se que à medida que o número de Rayleigh aumenta, o número de Nusselt médio aumenta significativamente, no entanto, os efeitos são menos significativos para o fluido de Bingham com maior grau de viscoplasticidade. Para os maiores números de Bingham, o número de Nusselt diminui, atingindo um valor limite, que depende da razão das condutividades térmicas do fluido e sólido, da quantidade de blocos próximos as paredes ativas e da porosidade, esse valor limite caracteriza a transferência de calor puramente por condução. Os resultados são apresentados na forma de linhas de corrente, isotermas, velocidade e temperatura adimensional no plano horizontal médio, número de Nusselt local e pelo número de Nusselt médio na parede aquecida. Com o aumento do número de blocos e a diminuição da porosidade, observa-se um padrão no surgimento das regiões não cisalhadas dentro da cavidade. A influência de parâmetros adimensionais (número de Rayleigh e Bingham) é apresentada em diagramas que permitem a observação da região onde o fluido se encontra com e sem a presença de deformação. Finalmente, correlações para o número de Bingham máximo e Nusselt médio na parede aquecida são obtidas para cada geometria. |