Análise geométrica de um canal aletado com transferência de calor por convecção mista através do Design Construtal

Maicon Vinicius Altnetter, Martim dos Santos Pereira, Liércio André Isoldi, Luiz Alberto de Oliveira Rocha, Bárbara Denicol do Amaral Rodriguez, Elizaldo Domingues dos Santos

Resumo


O presente estudo numérico consiste em avaliar a geometria de um canal horizontal com duas aletas retangulares inseridas nas superfícies submetido a escoamentos bidimensionais, permanentes, laminares, incompressíveis e com convecção mista. A geometria varia de acordo com o método Design Construtal. As simulações foram realizadas com o fluido sendo o ar, com números de Prandtl e Reynolds constantes e iguais a Pr = 0,71 e ReH = 100 e para três diferentes números de Grashof, GrH = 103, 104 e 105. Foram solucionadas as equações de conservação de massa, de movimento e energia com uso do Método de Volumes Finitos. O principal objetivo é avaliar a influência da geometria das aletas retangulares inseridas no canal, bem como a distância entre elas, sobre a taxa de transferência de calor. No problema a área do canal e a área de ocupação da aleta em relação ao canal são as restrições geométricas do problema. Além disso, são avaliados três graus de liberdade: H1/L1 (razão entre altura e largura da aleta posicionada a montante no escoamento), H2/L2 (razão entre altura e largura da aleta posicionada a jusante no escoamento) e L3 (distância entre centros das aletas). Com essa análise realizada, o método Design Construtal permitiu uma melhoria significativa no desempenho térmico dos sistemas aletados, com uma diferença entre os mínimos e máximos globais de mais de 100% quando comparados aos mesmos parâmetros de escoamento. Os resultados mostraram a importância de realizar uma análise geométrica do problema proposto para melhorar o desempenho térmico do sistema.


Palavras-chave


Design Construtal, Aletas Retangulares, Convecção Mista

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DOI: https://doi.org/10.14808/sci.plena.2017.049903

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