Orientador: Mauricio Araujo Zanardi / Banca: Luiz Roberto Carrocci / Banca: José Rui Camargo / Resumo: O presente trabalho estuda o comportamento de cavidades fechadas e abertas com convecção natural laminar e convecção forçada em regime laminar e turbulento, respectivamente, em regime permanente, para cavidades com razão de aspecto igual a 0,25 (relação entre largura e altura). O modelo simula um sistema térmico composto por um processador e um dissipador de calor aletado limitados por uma cavidade. Para a determinação das distribuições de velocidades e temperaturas são utilizadas as equações da conservação da massa, quantidade de movimento e de energia com a aproximação de Boussinesq. O aplicativo Ansys CFX versão 12 Educacional foi usado para a modelagem e a solução dos problemas, sendo utilizado o modelo de turbulência k-. Foram feitas diversas simulações variandose as condições de contorno, dentro de limites normalmente encontrados em situações reais. Os resultados são apresentados de forma gráfica e dimensional, relacionando temperatura e potência dissipada e temperatura e número Rayleigh. São apresentadas as comparações entre os desempenhos dos dissipadores quanto à posição da cavidade na vertical e horizontal sendo ainda analisada a influência do número de aletas. Para as cavidades abertas com ventilação forçada com fluxo frontal aspirando e soprando, foram simuladas e comparadas duas condições de velocidade do ar para fluxos laminar-turbulento e turbulento / Abstract: The objective of this work is to study the natural convection coupled with forced convection inside an enclosure in both laminar and turbulent flow regimes. It was considered an enclosure with aspect ration of 0,25 (relation between height and width) in which a processor and its finned heat sink is assembled. In order to calculate the velocity temperature and pressure, the mass, energy and momentum conservation equations are solved with the Boussinesq approximation. The turbulent flows are treated using a k- model and the ANSYS-CFX Educational version 12.0 was used to do the calculations. Some situations were simulated with the proper choice of the boundary conditions taking into account the limits found in real applications. The results are presented in a dimensional form even though the Rayleigh number for each situation is evaluated to permit comparisons with results found in the literature. The performance in terms of heat transferred is compared for vertical and horizontal orientation, for heat sinks with different numbers of fins and forced flow in different directions. For the open enclosures with forced flow, the flow direction and the flow regimes were varied / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-08-20Bitstream added on 2014-06-13T18:59:51Z : No. of bitstreams: 1 silva_fv_me_guara.pdf: 1042318 bytes, checksum: dc2b3d6ae6f7fba03b073f95c1eab596 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho estuda o comportamento de cavidades fechadas e abertas com convecção natural laminar e convecção forçada em regime laminar e turbulento, respectivamente, em regime permanente, para cavidades com razão de aspecto igual a 0,25 (relação entre largura e altura). O modelo simula um sistema térmico composto por um processador e um dissipador de calor aletado limitados por uma cavidade. Para a determinação das distribuições de velocidades e temperaturas são utilizadas as equações da conservação da massa, quantidade de movimento e de energia com a aproximação de Boussinesq. O aplicativo Ansys CFX versão 12 Educacional foi usado para a modelagem e a solução dos problemas, sendo utilizado o modelo de turbulência k-. Foram feitas diversas simulações variandose as condições de contorno, dentro de limites normalmente encontrados em situações reais. Os resultados são apresentados de forma gráfica e dimensional, relacionando temperatura e potência dissipada e temperatura e número Rayleigh. São apresentadas as comparações entre os desempenhos dos dissipadores quanto à posição da cavidade na vertical e horizontal sendo ainda analisada a influência do número de aletas. Para as cavidades abertas com ventilação forçada com fluxo frontal aspirando e soprando, foram simuladas e comparadas duas condições de velocidade do ar para fluxos laminar-turbulento e turbulento / The objective of this work is to study the natural convection coupled with forced convection inside an enclosure in both laminar and turbulent flow regimes. It was considered an enclosure with aspect ration of 0,25 (relation between height and width) in which a processor and its finned heat sink is assembled. In order to calculate the velocity temperature and pressure, the mass, energy and momentum conservation equations are solved with the Boussinesq approximation. The turbulent flows are treated using a k- model and the ANSYS-CFX Educational version 12.0 was used to do the calculations. Some situations were simulated with the proper choice of the boundary conditions taking into account the limits found in real applications. The results are presented in a dimensional form even though the Rayleigh number for each situation is evaluated to permit comparisons with results found in the literature. The performance in terms of heat transferred is compared for vertical and horizontal orientation, for heat sinks with different numbers of fins and forced flow in different directions. For the open enclosures with forced flow, the flow direction and the flow regimes were varied

Orientador: Luiz Fernando Milanez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-14T01:34:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ganzarolli_MarceloMoreira_D.pdf: 4309682 bytes, checksum: 8954c1bb8f513601e582f8bb26bec390 (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: Neste trabalho é estudado o fenômeno de convecção natural em uma cavidade retangular aquecida pela base e simetricamente resfriada pelos lados. O problema é resolvido numericamente através da formulação de função corrente-vorticidade, sendo adotada a discretização devida à Allen...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Natural convection is studied in a rectangular cavity heated from below and cooled symmetrically from the sides. The problem is solved nummerically using a stream function-vorticity formulation. The convective terms of the equations are treated by means of the Allen discretization scheme...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Jose Ricardo Figueiredo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecãnica / Made available in DSpace on 2018-07-20T10:36:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alexandre_MarcioElieldeOliveira_M.pdf: 26032193 bytes, checksum: 8f2f8139c3901c9e5ebb50bc4041b2f5 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: O objetivo deste trabalho é analisar o comportamento dos fluidos água e ar com escoamento laminar e regime permanente em convecção natural em contato com uma placa plana vertical, considerando os casos de placa com temperatura constante e fluxo de calor constante com propriedades variáveis. O Método de Diferenças Finitas com variáveis primitivas é aplicado, usando uma abordagem de falso-transiente na equação da energia e da quantidade de movimento. O algoritmo foi testado para os seguintes casos com soluções de similaridade: placa isotérmica e placa com fluxo de calor constante para fluido com propriedades constantes e placa isotérmica para fluido com propriedades variáveis. Os erros obtidos foram da ordem de 2% ou menos em todo o domínio de cálculo, exceto no início da placa. O algoritmo foi usado no caso de placa com fluxo de calor constante e fluido com propriedades variáveis onde não há solução de similaridade / Abstract: The aim of the work is to analyse the behavior of the fluids water and air in laminar steady-state which natural convection flow around a vertical flat plate, considering both the uniform temperature and uniform heat flux cases and the variation of the properties with the temperature. The Finite Difference Method with the primitives variables is applied using a false transient approach in he energy and momentum equations. The algorithm was tested for following cases with similarity solutions: constant fluid properties with both isotherm and constant heat flux plate and variable properties with isotherm plate. The errors obtained were about of 2% ar less, in whole domain, except at the begining of the plate. The algorithm was used in the case of variable properties with uniform heat flux plate, which does not similarity solutions / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Joaquim Severino Paiva Netto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-16T18:14:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_JoseTomazVieira_M.pdf: 1662711 bytes, checksum: 147f21922f3191dcbc2ab7a2bce2aaee (MD5) Previous issue date: 1977 / Resumo: Estudo numérico da convecção natural entre duas placas planas verticais. Inicialmente as placas e o ar ambiente estão à mesma temperatura e não há escoamento de ar. Repentinamente uma das placas tem sua temperatura elevada de ?tl e a outra de ?t2 em relação a temperatura ambiente. Devido a esses gradientes de temperatura o ar em contato com as placas se aquece e consequentemente sua densidade diminui. Essa diferença de densidades induz um movimento ascendente do fluido mais leve. Foi feito um estudo do desenvolvimento dos perfis de velocidade, temperatura e pressão do ar entre as placas, desde o instante inicial em que foi induzido o escoamento de ar até a situação final onde as condições de regime permanente foram praticamente atingidas. As características de transferência de calor são apresentadas em termos do número de Nusselt / Abstract: Not informed / Mestrado / Mestre em Ciências

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: 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: 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