Estudo da convecção forçada, natural e mista em escoamentos laminares e turbulentos utilizando o método de volumes finitos

• Ano de defesa: 2005
• Autor(a) principal: OLIVEIRA, Márcio de
• Orientador(a): MENON, Genésio José
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Itajubá
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica
• Departamento: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Convecção forçada; Convecção natural; Convecção mista; Turbulência; Simulação grandes escalas; Volumes finitos
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
• Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2581

Neste trabalho foi realizado um estudo teórico do escoamento laminar e turbulento, com transferência de calor por convecção forçada, natural e mista para diversas geometrias, usando o método de volumes finitos. São desenvolvidos vários códigos computacionais para os mais variados casos estudados. Nos problemas de convecção forçada são estudadas as seguintes geometrias: convecção num canal reto e num canal em U, ambos com e sem restrições, em regime laminar e turbulento. Nos problemas de convecção natural as geometrias estudadas são: cavidades retangulares considerando regime turbulento, sendo a superfície esquerda da cavidade aquecida e a superfície direita resfriada. As superfícies horizontais são consideradas adiabáticas; cavidades triangulares com diversas condições de contorno; cavidade retangular com um cilindro interno aquecido e convecção na superfície superior com o meio externo. Nos problemas de convecção mista são estudadas as seguintes geometrias: convecção mista em cavidades quadradas com abertura superior na superfície vertical esquerda para entrada do fluido e abertura inferior na superfície vertical direita por onde sai o fluido. Estas superfícies são isotérmicas e as superfícies horizontais são adiabáticas. As equações de conservação foram discretizadas através do método dos volumes finitos. Os modelos de turbulência utilizados e implementados nos códigos computacionais desenvolvidos são: modelo k-ω e modelos de turbulência sub-malha: modelo de Smagorinsky, modelo de Smagorinsk com termo de empuxo, modelo baseado na teoria de transferência de vorticidade e modelo sub-malha função estrutura de velocidade. O número de Nusselt local e médio são calculados para os diversos casos.