Avaliação de Modelos de Turbulência em Cavidades Térmicas

Almeida, Matheus Rocha Marques de

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DC Field	Value	Language
dc.contributor.advisor	Klein, Tânia Suaiden	-
dc.contributor.author	Almeida, Matheus Rocha Marques de	-
dc.date.accessioned	2022-03-31T14:14:58Z	-
dc.date.available	2023-12-21T03:02:25Z	-
dc.date.issued	2022-03-11	-
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11422/16623	-
dc.language	por	pt_BR
dc.publisher	Universidade Federal do Rio de Janeiro	pt_BR
dc.rights	Acesso Aberto	pt_BR
dc.subject	Modelos de turbulência	pt_BR
dc.subject	Cavidades térmicas	pt_BR
dc.title	Avaliação de Modelos de Turbulência em Cavidades Térmicas	pt_BR
dc.type	Trabalho de conclusão de graduação	pt_BR
dc.contributor.advisorLattes	http://lattes.cnpq.br/1008981061334220	pt_BR
dc.contributor.authorLattes	http://lattes.cnpq.br/4040599868582743	pt_BR
dc.contributor.referee1	Camargo, Carla Luciane Manske	-
dc.contributor.referee1Lattes	http://lattes.cnpq.br/1074332074355758	pt_BR
dc.contributor.referee2	Verdério Júnior, Sílvio Aparecido	-
dc.contributor.referee2Lattes	http://lattes.cnpq.br/0659326970155039	pt_BR
dc.description.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.	pt_BR
dc.publisher.country	Brasil	pt_BR
dc.publisher.department	Escola de Química	pt_BR
dc.publisher.initials	UFRJ	pt_BR
dc.subject.cnpq	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA	pt_BR
dc.embargo.terms	aberto	pt_BR
dc.relation.references	BARAKOS, G., MITSOULIS, E., ASSIMACOPOULOS, D. "Natural convection flow in a square cavity revisited: Laminar and turbulent models with wall functions", International Journal for Numerical Methods in Fluids, v. 18, n. 7, p. 695–719, 1994. DOI: https://doi.org/10.1002/fld.1650180705. Disponível em: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/fld.1650180705. BEN-NAKHI, A., MAHMOUD, M. A. "Conjugate turbulent natural convection in the roof enclosure of a heavy construction building during winter", Applied Thermal Engineering, v. 28, n. 11, p. 1522–1535, 2008. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2007.08.011. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359431107002906. CENGEL, YUNUS A., and J. M. C. Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications. 4th. ed. Columbus, OH, [s.n.], 2017. CHIEN, K.-Y. "Predictions of Channel and Boundary-Layer Flows with a Low-ReynoldsNumber Turbulence Model", AIAA Journal, v. 20, n. 1, p. 33–38, jan. 1982. DOI: 10.2514/3.51043. Disponível em: https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/3.51043. DOL, H. S., HANJALIĆ, K. "Computational study of turbulent natural convection in a sideheated near-cubic enclosure at a high Rayleigh number", International Journal of Heat and Mass Transfer, v. 44, n. 12, p. 2323–2344, 2001. DOI: https://doi.org/10.1016/S0017-9310(00)00271-4. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931000002714. Elsevier. Scopus - Document search, 2018. URL https://www.scopus.com/search/ form.uri?display=basic DOS ANJOS, R.P., MEDRONHO, R.A., KLEIN, T.S. "Assessment of turbulence models for single phase CFD computations of a liquid-liquid hydrocyclone using OpenFOAM", Journal of Turbulence, v. 22, p. 79-113, 2021. DOI: https://doi.org/10.1080/14685248.2020.1846050 FABREGAT, A., PALLARÈS, J. "Heat transfer and boundary layer analyses of laminar and turbulent natural convection in a cubical cavity with differently heated opposed walls", International Journal of Heat and Mass Transfer, v. 151, p. 119409, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.119409.	pt_BR
Appears in Collections:	Engenharia Química

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