Simulação numérica da convecção mista em cavidade preenchida com meio poroso heterogêneo e homogêneo

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Tavares, Renato Normandia
• Orientador(a): Junqueira, Silvio Luiz de Mello
• Banca de defesa: Junqueira, Silvio Luiz de Mello, Negrão, Cezar Otaviano Ribeiro, Santos, Paulo Henrique Dias dos, Mariani, Viviana Cocco
• 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: Computação; Materiais porosos; Fluidodinâmica computacional; Mecânica dos fluidos; Engenharia térmica; Computer science; Porous materials; Computational fluid dynamics; Fluid mechanics; Heat engineering
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1657

No presente trabalho é apresentada a modelagem e solução numérica da convecção mista em cavidade aquecida por baixo com o topo deslizante, preenchida com meio poroso heterogêneo e homogêneo. Na abordagem heterogênea, o domínio do sólido é representado por blocos condutores de calor igualmente espaçados; a fase fluido circunda os blocos, limitada pelas paredes da cavidade. A abordagem homogênea ou poro-contínua é caracterizada através da porosidade e da permeabilidade da cavidade. As equações de conservação da massa, quantidade de movimento e energia são obtidas, adimensionalizadas e generalizadas de modo a representarem tanto o modelo contínuo quanto o poro-contínuo. A solução numérica é obtida através do método dos volumes finitos. As equações são discretizadas via esquema QUICK e é utilizado o algoritmo SIMPLE para o acoplamento pressão - velocidade. Visando o regime laminar, os parâmetros do escoamento são mantidos no intervalo de 102≤Re≤103 e 103≤Ra≤106 tanto para a abordagem heterogênea, quanto para a homogênea. Nas configurações testadas para o modelo contínuo, 9, 16, 36 e 64 blocos são considerados para cada combinação de Re e Ra e a porosidade microscópica é mantida constante φ=0,64 . No modelo poro-contínuo o número de Darcy (Da) é definido em função do número de blocos da cavidade heterogênea e da porosidade φ. Resultados numéricos do estudo comparativo entre a abordagem microscópica e a macroscópica são apresentados. Como resultado, correlações para o Nusselt médio para os modelos contínuo e poro-contínuo são obtidas em função do Ra modificado para cada Re.