Orientador: Jorge Isaias Llagostera Beltran / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-26T22:32:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maria_Paulo_M.pdf: 5714892 bytes, checksum: 0ce6a0fcbc8a6c537095eaed5eb435f1 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: o fenômeno da convecção natural no interior de cavidades porosas foi estudado em situações envolvendo o regime transitório, procurando analisar a influência de diversos aspectos sobre o processo de transferência de calor e sobre as caracteristicas do escoamento. A metodologia utilizada consistiu na consideração de escoamentos em meios porosos saturados, envolvendo situações em que seja aplicável a lei de Darcy. As equações diferenciais que representam a conservação de energia, de quantidade de movimento e de massa foram adimensionalizadas e discretizadas, e os sistemas obtidos resolvidos numericamente de modo a simular o fenômeno, em regime transitório. Dessa forma, foram estudados os aspectos relevantes do processo de evolução dos campos de temperatura e de velocidades, e calculados os valores locais e globais do número de Nusselt para diversos casos. Nos experimentos numéricos realizados foi constatado que a solução em regime permanente depende da condição inicial (ponto de partida) do problema, além da possibilidade da existência de múltiplas soluções estáveis para as mesmas condições de contorno e parâmetros adimensionais do problema. Os resultados estão apresentados na forma de tabelas, gráficos e mapas dos campos de temperatura e de função corrente com os respectivos comentários e conclusões / Abstract: The present work reports a numerical simulation on transient natural convection occurring in a porous cavity. The botton wall ofthe bibimensional cavity is heated while the upper wall is cooled, both maintained at constant temperatures. The transient regime is examined for several intensities of the buoyancy effects due to temperature variations. The transient fluid flow and heat transfer characteristics are studied. Global Nusselt numbers are reported for the heated and cooled wall. Aspects ofthe fluid flow and temperature fields are illustrated by contour maps / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Kamal Abdel Radi Ismail / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-29T05:36:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MariadasGracasEnriqueda_D.pdf: 4843069 bytes, checksum: 5d14208a1e0e1647977459c078a921f4 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Este trabalho tem o propósito de estudar numericamente a fusão de um material de mudança de fase ao redor de um cilindro horizontal aquecido, visando a aplicação deste tipo de processo em sistemas de armazenamento de energia na forma de calor latente. A influência da convecção natural na fase líquida foi levada em consideração. O modelo matemático foi formulado em termos das variáveis primitivas, sendo este bidimensional e transiente. A técnica de transformação de coordenadas foi utilizada para fixar e tornar regular a frente de fusão que se desloca ao longo do tempo. O método dos volumes finitos foi empregado para discretizar o sistema de equações diferenciais que governam o modelo matemático, resultando em um sistema de equações algébricas lineares. A solução numérica foi determinada utilizando-se um esquema implícito para as equações da conservação, enquanto, a equação do balanço de energia na fronteira líquido-sólido, foi obtida explicitamente. Analisou-se também a influência dos termos advindos da transformação de coordenadas, presentes nas equações governantes, na solução numérica do modelo. Os resultados numéricos obtidos pelo presente modelo foram comparados com outros disponíveis na literatura, apresentando uma boa concordância. Resultados e correlações para alguns parâmetros fundamentais no dimensionamento de sistemas térmicos também foram obtidos e discutidos neste estudo / Abstract: This work deals with the numerical study of the melting of a phase change material surrounding a horizontal heated cylinder looking at application of this type of process in latent heat thermal energy storage. The influence of the natural convection in the liquid phase has been considered. A two dimensional unsteady mathematical model has been formulated in terms of primitive variables. A transformation coordinate technique has been used to fix and become regular the fusion front moving along the time. The finite volume approach was used in order to discretize the differential equation system governed by the mathematical model, giving a linear algebraic equation system. The numerical solution was determined using a implicit scheme for the momentum and energy equations, while an explicit scheme was used for the interfacial energy balance. The influence of the terms that arise in the governing equations due to the coordinate transformation was investigated. Numerical results from the present model were compared with others models suitable in the literature with good agree. Results and correlations for some important parameters in the design of thermal systems were also obtained and addressed in the present work / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Carlos Alberto Carrasco Altemani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:14:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tomazeti_CristinaAutuori_M.pdf: 8198369 bytes, checksum: ecbd927b8c23b103de0afbc23581abc0 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Um modelo compacto foi utilizado para prever a perda de carga e a resistência térmica convectiva de dissipadores de calor com aletas retas. Eles foram montados num duto retangular nas configurações sem folga, com folga lateral, de topo ou folga combinada. As predições do modelo compacto foram comparadas com medidas experimentais. Foi efetuada uma montagem experimental onde foram ensaiados três dissipadores com escoamento forçado de ar. A seção do duto retangular foi ajustada de forma a permitir as regiões de folga. Nas configurações com folga, parte do escoamento de ar escoa através dos canais formados pelas aletas e o restante sofre desvios para as regiões de folga. Em cada um desses ramos paralelos do escoamento, a perda de carga é a mesma e pode ser determinada através do método compacto utilizado. Este método foi baseado em correlações apropriadas para diversos mecanismos de perda de carga e gera um sistema de equações algébricas não lineares. Este sistema foi resolvido através de um método iterativo de solução, baseado no algoritmo SIMPLE. Os resultados obtidos com o modelo compacto foram comparados com os testes experimentais efetuados neste trabalho e com dados a literatura. Conhecendo o escoamento através dos canais aletados do dissipador, o modelo utilizado pode calcular a sua resistência convectiva com correlações de transferência de calor. Esse valor foi comparado com medidas experimentais efetuadas num dissipador de alumínio. Nestes testes, um aquecedor elétrico foi colado na face inferior da base do dissipador. O aquecedor era menor que a base e por isso a sua resistência térmica até a face convectiva era composta por uma parcela condutiva e outra de espalhamento. Com base em trabalhos da literatura, valores estimados desta resistência foram calculados e comparados com as medidas experimentais / Abstract: A compact model to predict the pressure drop and convective thermal resistance of finned heat sinks was used. Configurations without bypass area, with lateral bypass and combined bypass were considered. Comparisons between solutions obtained from compact model with those from experimental procedures, using three heat sinks under forced airflow, were performed. The duct transversal area was set in a way to observe the bypass regions. In configurations with bypass part of the air flows between the fins and the remaining air flow goes through the bypass regions. The pressure drop, which is constant in this case, can be determined via the compact model, based on correlations represented by a non-linear algebraic equations system solved by using SIMPLE algorithm. Experimental results presented in this work were compared with both compact model and the literature. Knowing the airflow through the finned of the heat sink, the presented model can calculate its convective resistance using correlations of heat transference. This value was compared with effected experimental measures in an aluminum heat sink. In those tests, an electric heater was glue in the inferior face of the base of the heat sink. The heater was shorter than the base, therefore its thermal resistance in the convective face was composed by two parcels, one due to conduction and the other related to spreading. Values of this thermal resistance based on literature, were calculated and compared with experimental data / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Osvair Vidal Trevisan / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-13T21:57:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LlagosteraBeltran_JorgeIsaias_D.pdf: 7665296 bytes, checksum: fb64c55e7694f2d18c174112f78fa53d (MD5) Previous issue date: 1990 / Resumo: Este trabalho apresenta um extenso conjunto de resultados de simulação numérica sobre a convecção mista, natural e forçada em uma configuração porosa abert.a. A configuração estudada é formada por uma camada horizontal que apresenta em sua parede inferior uma cavidade de secção transversal retangular. A parede de fundo da cavidade é aquecida e a parede superior da camada horizontal é resfriada ambas isotermicamente o problema em regime permanente é analisado procurando-se estabelecer os efeitos sobre o escoamento e sobre a transferência de calor do gradiente de pressão imposto externamente à camada horizontal e dos efeitos de empuxo térmico. É também considerada a influência das dimensões geométricas da configuração. Foram obtidos resultados para as taxas globais e locais de transferência de calor ao longo das paredes quente e fria da configuração e são apresentados mapas de linhas de corrente e de isotermas. Foi também estudado analiticamente o escoamento forçado na configuração utilizando a transformação de Schwarz-Christoffel e as funções e integrais elipticas de Jacobi / Abstract: The present work reports an extensive numerical simulation on mixed, natural and forced convection occurring in an horizontal porous layer displaying a lateral rectangular cavity. The bottom wall of the cavity is heated while the upper wall is cooled, both maintained at constant temperatures. The steady-state regime is examined for several intensities of the pressure gradient imposed on the horizontal layer. In the mixed convection part of the study the imposed pressure variations were combined with buoyancy effects due to temperature variations. The interaction mechanisms between the forced flow and the buoyant effects are studied for wide ranges of modified Rayleigh and Peclet numbers. The effects of the geometric aspect ratios on the fluid flow and heat transfer characteristics are also examined. Global and local Nusselt numbers are reported for the heated and cooled walls. Aspects of the fluid flow and temperature fields are illustrated by contour maps. The case of pure forced fluid flow is analyzed using Schwarz-Christoffel transformation and solutions were implicitly obtained in terms of Jacobian elliplic integrals / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Carlos Alberto Carrasco Altemani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-13T22:03:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martinez_RafaelHeraldo_M.pdf: 2175573 bytes, checksum: 79e6b76e462f90e9ad31b8116dcc0edf (MD5) Previous issue date: 1990 / Resumo: Neste trabalho foram revistos os problemas clássicos do escoamento fluido induzido por um disco em rotação num meio fluido semi-infinito e da transferência de calor do disco para o fluido. Foram obtidas soluções para o problema da transferência convectiva de calor no caso em que a temperatura da parede do disco pode ser expressa por um polinômio da posição radial...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: In this work, the classical problem of the fluid flow induced by a rotating disk in a large body of luid and of the heat transfer form the disk surface to the fluid were revised. Solutions were obtained for the disk can be expressed by a polynomial of the radial position...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Vicente Luiz Scalon / Coorientador: Alcides Padilha / Banca: Celso Luiz da Silva / Banca: Ismael de Marchi Neto / Banca: Rodrigo Correa da Silva / Resumo: A mudança na geração de energia através de fontes não renováveis para fontes renováveis é uma grande preocupação mundial e nacional, que tem impulsionado pesquisas e desenvolvimentos de tecnologias na área de energia renovável. Neste cenário, a energia solar é uma excelente alternativa, por ter um grande potencial e diversas aplicações. Com isso, este trabalho tem o objetivo de analisar melhorias na eficiência de coletor solar plano, equipamento utilizado no aquecimento de água através da energia solar, ao adicionar barreiras na cavidade de ar confinado entre a sua placa absorvedora e a sua cobertura de vidro. As barreiras bloqueiam o fluxo de ar, provocado pela convecção interna, diminuindo as perdas de calor. A análise foi realizada em quatro coletores, nos quais foram adicionados de uma a quatro barreiras e comparados com um coletor sem barreira como referência. Para isso, foi construída uma bancada de teste com todos equipamentos necessários para obter a eficiência em coletor solar plano. Os resultados dos ensaios mostraram que não houve uma variação significativa da absorção de radiação solar, já que a eficiência máxima manteve-se inalterada. Porém, houve uma diminuição da perda de calor ao adicionar as barreiras, sendo esse resultado diretamente relacionado a inclinação da curva de eficiência usada na análise de coletor solar plano. Os resultados mostram que a inclinação varia em -2,05%, -5,12% e 2,94%, para duas a quatro barreiras, respectivamente. Portanto, as barreir... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The shift in power generation from non-renewable sources to renewable sources is a major global and national concern that has driven research and development of renewable energy technologies. In this scenario, the solar energy is an excellent alternative, for having great potential and diverse applications. With this, the objective of this work is to analyze improvements in the efficiency of solar collector flat, equipment used in heating water through solar energy, by adding barriers in the confined air cavity between its absorber plate and its glass cover. The barriers block the flow of air, caused by internal convection, reducing heat losses. The analysis was performed on four collectors, in which one to four barriers were added and compared with a barrierless collector as a reference. For this, a test bench was built with all the necessary equipment to obtain the efficiency in the flat solar collector. The results of the tests showed that there was no significant variation in the absorption of solar radiation since the maximum efficiency remained unchanged. However, there was a decrease of the heat loss when adding the barriers, being this result directly related to the slope of the curve of efficiency used in the analysis of flat solar collector. The results show that the slope varies by -2.05%, -5.12% and 2.94% for two to four barriers, respectively. Therefore, the barriers reduce the heat loss to the medium, with an optimal number of barriers for each flat solar collector project. / Doutor

Orientador : Carlos Alberto Carrosco Altemani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-09-11T20:43:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ganzarolli_MarceloMoreira_M.pdf: 1134461 bytes, checksum: 8a8641edd578ca0d98895fb0fc5a8f55 (MD5) Previous issue date: 1982 / Resumo: É feita uma análise térmica e discussão dos parâmetros que influem na eficiência de um coletor cilíndrico-parabólico, incluindo a comparação de resultados experimentais da literatura com o modelo de análise empregado. Neste trabalho, inclui-se a elaboração de um procedimento geral de otimização do ganho útil de calor do coletor, que considera as condições de operação, ambientais e a radiação solar a que está sendo submetido / Abstract: Not informed / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Jose Ricardo Figueiredo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T00:21:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_PauloCesar_D.pdf: 9460432 bytes, checksum: a4ee019f17e7647f5848af8566b1ec0b (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Neste trabalho, um novo procedimento de solução para as equações de escoamento discretizadas pelo esquema FLUX-SPLlNE é proposto seguindo a ótica do algoritmo SIMPLER. Demonstra-se através de problemas teste, que tal procedimento produz resultados mais acurados que os fornecidos pelo procedimento original idealizado pelo autor do esquema FLUX-SPLlNE. Tais modificações são usadas então para a simulação de escoamentos em cavidades abertas acionados por convecção natural, onde se faz a comparação dos resultados aos da literatura que usa o tradicional esquema POWER-LAW / Abstract: In this work, a new solution procedure to fluid flow discretized equations by FLUX-SPLlNE scheme is proposed following the point of view of the SIMPLER algorithm. By using test problems it is shown that this procedure yields results wich are superior to those obtained using the original solution proceduFeidealized by the author of the FLUX-SPLlNE scheme. Such modifications are used to simulate fluid flow in open cavities driven by natural convection. The numerical results are compared with reference solutions available in the literature that use the traditional POWER-LAW scheme / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Carlos Alberto Carrasco Altemani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T00:25:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_AntonioCarlosde_D.pdf: 4367988 bytes, checksum: 3ec23027b5c7c219ec7dd0b558ee8381 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: O objetivo principal desse trabalho foi a determinação numérica e experimental do fator de atrito e do número de Nusselt pata a região de escoamento completamente desenvolvido de um duto de seção retangular de pequenas dimensões. O canal de escoamento era constituído por uma base aquecida, por uma lateral de material isolante, adjacente à base e com as duas paredes restantes atuando como uma aleta dobrada. A razão de aspecto era igual a 0,675, sendo a base aquecida, um dos lados maiores. Externamente, as paredes eram isoladas, com exceção da lateral correspondente à base aquecida que foi submetida a um influxo uniforme de calor. Ar foi utilizado como fluidp de trabalho, com o perfil de velocidades desenvolvido na entrada do duto de testes. Os valores experimentais do fator de atrito e do número de Nusselt foram obtidos e comparados com correlações da literatura, para Números de Reynolds entre 3900 e 22500. O fator de atrito do escoamento completamente desenvolvido foi obtido e comparado para a condição de duto aquecido e não aquecido. As distribuições -axiais de Nusselt foram obtidas experimentalmente, ao longo de todo o duto, em função de Reynolds, para a condição de escoamento desenvolvido na entrada, com e sem uma perturbação na entraria do duto de lestes. Uma simulação do problema com um modelo algébrico de turbulência, permitiu a comparação dos valores numéricos com os valores experimentais do fator de atrito e do número de Nusselt, para a região completamente desenvolvida. Os desvios entre os valores experimentais e da simulação foram compatíveis com os valores citados na literatura. / Abstract: The main objective of this work was the numerical and experimental determination of the friction factor and Nusselt number in the developed How region of a rectangular duct with small dimensions. Three walls were made with conducting material, forming one heated base and a bent fin. The fourth wall, adjacent to the base, was made with insulating material. The heated base was one of the wider sides, giving the channel an aspect ratio equal to 0,675. Externally, the duct was insulated, except the wall corresponding to the base, under uniform heat influx. Air was the working fluid. The friction factor and Nusselt number were obtained experimentally for fully developed flow imposed at the entrance of the duct and compared with literature correlations for Reynolds Numbers in the range between 3900 and 22500. The friction factor in the fully developed hydrodynamic region was obtained and compared for both conditions: unhealed and heated channel. The experimental distributions of Nusselt number were obtained experimentally, along the whole duct, as a function of *Reynolds number. The fully developed flow was obtained with and without a turbulence source in the entrance of the heated channel. A numerical simulation was carried out at the fully developed region, with an algebraic turbulence model, to compare numerical and experimental values of friction factor and Nusselt number. Deviation between experimental and numerical values, obtained from the simulation, was comparable with those reported in literature. / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Marcelo Moreira Ganzarolli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T02:18:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franco_AdmilsonTeixeira_D.pdf: 2688564 bytes, checksum: f202fe5c772924ee18201d9e7a10fc21 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Neste trabalho estuda-se a influência de uma parede formando um canal vertical quando é posicionada frontalmente a uma cavidade aberta. São consideradas duas condições de contorno para a parede posicionada em frente à cavidade: parede isotérmica à temperatura ambiente e parede adiabática. As paredes horizontais da cavidade aberta são adiabáticas e a parede vertical é mantida aquecida. A razão de aspecto da cavidade aberta, B = L/H, assume os valores 0,5, 1,0, 3,0 e 6,0, onde L é a largura e H a altura da cavidade. A faixa do número de Rayleigh estudada é de 103 a 107 e o número de Prandtl foi fixado como 1,0. É feita a análise da influência da razão de aspecto da cavidade e das condições de contorno da parede frontal sobre o valor do número de Nusselt médio, bem como o padrão de escoamento atingido em regime permanente. Para a solução numérica do problema, é empregado o método dos Volumes Finitos para a discretização espacial e o método SOLA para a discretização temporal. O esquema Power-Law é usado na aproximação dos termos convectivos e difusivos. Verifica-se que existem duas regiões distintas no domínio Ra x b/H, onde b/H é a distância adimensional entre as paredes do canal vertical: o escoamento no canal e o escoamento na cavidade. Quando o escoamento no canal está presente, o efeito da condição de contorno da parede frontal sobre o valor do número de Nusselt médio é pequeno. Para o caso do escoamento restrito à cavidade, a condição de contorno da parede frontal passa a ser importante. O aumento da razão de aspecto B para um mesmo número de Rayleigh, sendo Rayleigh < 104, faz com que a convecção se torne cada vez menos importante, assim como a aproximação da parede junto à entrada da cavidade. O método de análise de escala, quando possível, é utilizado na tentativa de melhor explicar os resultados / Abstract: In this work the problem of natural convection in a rectangular open cavity with and without the presence of a shrouding wall has been analysed. One vertical wall is heated and the horizontal walls are adiabatic. The other vertical wall is open to the ambient or a fluid reservoir. That is the opening. A shrouding wall is placed in front of this open wall forming a vertical open channel. Two different boundary conditions are analysed for the shrouding wall: isothermal or adiabatic. The aspect ratio effect B = L/H of the open cavity has been defined such as 0.5, 1.0, 3.0 e 6.0, where L is the width and H is the cavity height. The Rayleigh number ranged from 103 to 107 and the Prandtl number was mantained at 1.0. The influence of the aspect ratio of the cavity and the boundary conditions of the shrouding wall on the Nusselt number is analysed, and the flow pattern under steady state conditions is determined. The numerical solution of the Navier-Stokes equations have been obtained using the Finite Volume Method for the spatial discretization, and the SOLA method for the time discretization. The Power-Law scheme was used to obtain the convective and diffusive terms of the Navier-Stokes and Energy equations. There are two distincts regions in the Ra x b/H domain, where b/H is the dimensionless distance between the vertical walls of the channel: the channel flow and the cavity flow. When the flow is present in the channel, the effect of the boundary condition on the shrouding wall on the average Nusselt number is small. For the flow restricted into the cavity, the boundary condition on the shrouding wall becomes important. When the aspect ratio B increases and the Rayleigh number is little than 104, the convection becomes less important. The same occurs when the shrouding wall is too close from the opening. The scale analysis method is used to clarify the results when possible / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica