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

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Santos, Paulo Rutemberg Madeira
• Orientador(a): Franco, Admilson Teixeira
• Banca de defesa: Franco, Admilson Teixeira , Lage, José Luis , Junqueira, Silvio Luiz de Mello
• 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
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Dinâmica dos fluidos - Medição; Calor - Convecção natural; Porosidade; Viscosidade; Meios de transferência de calor; Reologia; Fluid dynamics - Measurement; Heat - Convection, Natural; Porosity; Viscosity; Heat-transfer media; Rheology
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::TRANSFERENCIA DE CALOR
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5112

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.