Dissipação viscosa em meios reológicos

• Main Author: Costa, André Ricardo Teixeira
• Publication Date: 2017
• Format: Master thesis
• Language: por
• Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
• Download full: http://hdl.handle.net/10348/7818
• topic: Mecânica dos fluidos; Hidrodinâmica

Usou-se o método dos volumes finitos para investigar numericamente a influência da dissipação viscosa na transferência de calor por convecção forçada entre meios reológicos e um cilindro isotérmico. Os escoamentos têm comportamento newtoniano e não newtoniano, são bidimensionais, incompressíveis e permanentes em regime laminar caracterizados pelos números de Reynolds Re = 10 e 40. Os fluidos newtonianos estudados foram o nanofluido Al2O3/metanol com concentrações 0%, 0,05% e 0,25%, e a glicerina. Para estes fluidos considerou-se a massa volúmica (), a condutividade térmica (k), a viscosidade (η) e a capacidade calorífica a pressão constante (cp) dependentes da temperatura. Para os escoamentos não newtonianos usaram-se soluções de carboximetilcelulose de sódio (CMC) em água com concentrações 0,1%, 0,2% 0,4% e 0,6%. As propriedades termofísicas das soluções de CMC são independentes da temperatura e a sua viscosidade descrita pela lei de potência. A influência da dissipação viscosa na transferência de calor foi investigada para diferentes valores dos números de Brinkman (Br), de Prandtl (Pr) e de Péclet (Pe). São apresentados estudos detalhados das linhas isotérmicas em torno do cilindro e dos números de Nusselt médio (Nu) e local (Nu) calculados sobre a superfície do cilindro. No geral, os resultados revelaram que para as condições estudadas, o efeito de Br na transferência de calor no caso do nanofluido (Al2O3/metanol) é desprezável, contudo para a glicerina e para as soluções de CMC não pode ser ignorado. O comportamento reofluidificante das soluções de CMC influencia a dissipação viscosa, o que consequentemente altera o balanço energético entre o escoamento e o cilindro.