Avaliação de Modelos de Turbulência em Cavidades Térmicas

Almeida, Matheus Rocha Marques de

Pantheon Repositório Institucional da UFRJ

Coleta, preserva e divulga a produção acadêmica digital em todas as áreas do conhecimento.
São os ativos do repositório, além de teses e dissertações da UFRJ, artigos científicos, livros eletrônicos, capítulos de livros e trabalhos apresentados em eventos por professores, pesquisadores, funcionários administrativos e alunos de mestrado e doutorado.

Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://hdl.handle.net/11422/16623

Tipo:	Trabalho de conclusão de graduação
Título:	Avaliação de Modelos de Turbulência em Cavidades Térmicas
Autor(es)/Inventor(es):	Almeida, Matheus Rocha Marques de
Orientador:	Klein, Tânia Suaiden
Resumo:	A convecção natural em cavidades térmicas fechadas vem ganhando destaque por ser comumente encontrada em projetos de painéis solares, chips de equipamentos eletrônicos e conforto térmico. Esse mecanismo é modelado através de um conjunto de equações diferenciais parciais que, sem simplificações, não possuem solução analítica direta. Por conta da não linearidade dessas equações, ferramentas computacionais tais como CFD (Computational Fluid Dynamic) podem então ser utilizadas para fornecer soluções numéricas que permitam quantificar grandezas importantes para problemas de engenharia, como taxas e fluxos. Nesse trabalho foi investigado através da Fluidodinâmica Computacional o fenômeno da convecção natural dentro de uma cavidade térmica fechada para 𝑅𝑎𝐿 = 107 , com duas faces adjacentes mantidas a uma temperatura maior que as duas faces adjacentes opostas e, as faces laterais adiabáticas. O programa de código aberto OpenFOAM foi utilizado e dois solvers foram inicialmente testados: o buoyantBoussinesqPimpleFoam e buoyantPimpleFoam. O primeiro mostrou-se mais adequado e diferentes modelos de turbulência foram então avaliados: o modelo de uma equação Spalart-Allmaras, os modelos LRN de viscosidade turbulenta linear SST 𝑘 − 𝜔, 𝑘 − 𝜀 de Launder e Sharma e 𝑣 2𝑓, o modelo LRN de viscosidade turbulenta não linear (cúbico) de Lien et al (1996) e os modelos dos Tensores de Reynolds LRR e SSG. Os resultados foram comparados com dados de DNS. O modelo 𝑣 2𝑓 foi o que apresentou vii perfis de temperatura mais próximos ao de DNS, seguido dos modelos Launder e Sharma, Lien cúbico, LRR e SSG. Perfis de velocidade também foram discutidos e mostrou-se que há um fraco acoplamento entre as equações do movimento e energia, tal que o empuxo é predominantemente responsável pela movimentação do fluido. De modo geral, as simulações CFD subestimaram o coeficiente de transferência de calor em torno de 12%, o que pode ser considerado razoável dado o menor custo computacional e demais simplificações envolvidas.
Palavras-chave:	Modelos de turbulência Cavidades térmicas
Assunto CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Unidade produtora:	Escola de Química
Editora:	Universidade Federal do Rio de Janeiro
Data de publicação:	11-Mar-2022
País de publicação:	Brasil
Idioma da publicação:	por
Tipo de acesso:	Acesso Aberto
Aparece nas coleções:	Engenharia Química

Arquivos associados a este item:

Arquivo	Descrição	Tamanho	Formato
MRMAlmeida.pdf		1.43 MB	Adobe PDF	Visualizar/Abrir

Mostrar registro completo do item Recomendar este item Visualizar estatísticas