Investigação numérica da convecção natural de fluido de Bingham em cavidade fechada preenchida com meio poroso

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Santos, Paulo Rutemberg Madeira lattes
Orientador(a): Franco, Admilson Teixeira lattes
Banca de defesa: Franco, Admilson Teixeira lattes, Lage, José Luis lattes, Junqueira, Silvio Luiz de Mello lattes
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
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
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.