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Análise numérica tridimensional e investigação experimental do comportamento térmico e hidrodinâmico de reservatórios térmicos cilíndricos / Three-dimensional numerical analysis and experimental investigation of the thermal and hydrodynamic behaviorof cylindrical thermal storage tanks

Savicki, Darci Luiz January 2007 (has links)
Neste trabalho apresenta-se uma análise numérica tridimensional dos campos de temperatura e velocidade em reservatórios térmicos cilíndricos. Estuda-se o fenômeno da convecção natural laminar e a estratificação vertical da temperatura, que tem grande importância no desempenho de diversos sistemas térmicos, tais como os sistemas de aquecimento de água por energia solar. O código computacional escrito em linguagem FORTRAN resolve as equações da quantidade de movimento e da energia nas três dimensões pelo Método dos Volumes Finitos em malha estruturada. As simulações tridimensionais transientes do processo de resfriamento mostram a formação e evolução do perfil estratificado de temperatura ao longo do tempo. Observa-se a presença de recirculações na região superior do reservatório e a formação das camadas limites térmica e hidrodinâmica próximo das paredes. Através de estudo experimental realizado em paralelo, determinou-se os perfis de temperatura para diversos instantes do processo de resfriamento de um reservatório térmico cilíndrico. Obteve-se também perfis experimentais de temperatura para o caso de consumo de água quente e ingresso de água fria. Em todos os ensaios, além dos perfis de temperatura, mediu-se também as variações da temperatura ambiente. Utilizou-se os dados experimentais colhidos como condição inicial e de contorno para as simulações, possibilitando assim a confrontação numérico versus experimental para a validação da solução numérica. A partir das diversas simulações realizadas, obteve-se correlações para o coeficiente de transferência de calor e para o grau de estratificação térmica no interior do reservatório. Realizou-se ainda a simulação de casos considerando o reservatório térmico interligado a coletores solares e investigou-se tanto a influência da posição do jato de entrada quanto o uso de um anteparo defronte a este jato na preservação da estratificação térmica. Os resultados mostram que, para certas condições do jato de entrada, tanto a escolha adequada da posição do jato de entrada quanto o uso de um anteparo defronte a este jato permitem construir perfis de temperatura com melhor estratificação térmica. / This work presents a three-dimensional numerical analysis of the temperature and velocity fields in cylindrical thermal storage tanks. It is studied the phenomenon of the laminar natural convection and the vertical stratification of the temperature, that has great importance in the performance of diverse thermal systems, such as solar energy water heating systems. The numerical solution is obtained through the Finite Volume Method in structured mesh. The transient three-dimensional simulations of the cooling process show the formation and evolution of the profile of temperature along the time. It is observed the presence of recirculations in the top of the tank and the formation of walls thermal and hydrodynamic boundary layers. Through an experimental study, it was determined the profiles of temperature for several instants of time of the cooling process of a cylindrical thermal storage tank. It was also obtained experimental profiles of temperature for the case of outlet hot water and inlet cold water, as well as measured the ambient air temperature. In some cases the numerical simulation applied experimental data as initial and boundary condition, in order to compare numerical and experimental results, for the validation of the developed computational code. From the simulations, it was obtained correlations for the heat transfer coefficient and degree of thermal stratification in the interior of the reservoir. Others simulations were made with the thermal thank connected to solar collectors, investigating the influence of the position of the inlet water jet, and the use of an inner flat plate in front of this jet, in the preservation of the thermal stratification. The results show that, for certain conditions of the jet, the adequate choice of its position, as well as the use of a flat plate, allows to obtain more stratified temperature profiles.
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Previsão numérica da convecção natural laminar em cavidades hexagonias

Polina, Sergio January 1988 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 1988. / Made available in DSpace on 2013-12-05T20:01:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 82017.pdf: 2505712 bytes, checksum: 407aa9b7591ea76a2c7636326ee31580 (MD5) Previous issue date: 1988 / A solução numérica do problema da convecção natural laminar em cavidades hexagonias é obtida neste trabalho usando-se o método dos volumes finitos em coordenadas que se adaptam às fronteiras do domínio de cálculo. O conjunto de cavidades hexagonais estudado é obtido variando-se o ângulo entre os dois lados inclinados do hexágono, mantendo-se os outros dois lados horizontais. Os lados inclinados da esquerda são aquecidos, os lados inclinados da direita resfriados enquanto que os dois lados horizontais são adiabáticos. Este conjunto é formado por cavidades de ângulos de 30o a 180o. Do ponto de vista numérico, o sistema de equações é resolvido utilizando-se um método implícito usando variáveis primitivas, empregando-se o método MSI (Modified Strongly Implicit procedure) para resolver os sistemas linearizados obtidos com a discretização da equação da energia e da conservação da massa.
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Investigação experimental da convecção natural turbulenta em uma cavidade com paredes verticais a diferentes temperaturas e razão de aspecto 4

Popinhak, André Ricardo January 2013 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:36:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319127.pdf: 3154387 bytes, checksum: df3960c2e36e238f88a00e8e016bd68c (MD5) Previous issue date: 2013 / A convecção natural em cavidades fechadas tem sido extensivamente investigada em função de sua importância em diversas aplicações tecnológicas, tais como resfriamento de componentes eletrônicos, isolamento de reatores nucleares, conforto térmico em edificações e compartimentos de refrigeradores domésticos. O presente trabalho consiste na investigação experimental da convecção natural turbulenta em uma cavidade paralelepípeda. A cavidade em estudo possui uma razão de aspecto altura/largura igual a quatro e base quadrada, com as paredes verticais mantidas em diferentes temperaturas, resultando em um número de Rayleigh igual a 1,14 x 1010. Medições de perfis de velocidade e tensões de Reynolds são realizadas via velocimetria laser Doppler (LDV) em diferentes seções da cavidade. O escoamento demonstrou ser restrito às regiões próximas das paredes verticais, com velocidades mais elevadas junto à parede quente. Um resultado inesperado foi obtido na região da parede fria, onde logo depois de uma fina camada de fluido que escoa para baixo, o escoamento se dá no sentido ascendente. Através de perfis da componente vertical de velocidade e da visualização via velocimetria por imagens de partículas (PIV), observou-se que isto é provavelmente causado por uma camada de fluido intrusiva que se move para cima. Campos instantâneos de velocidade obtidos pelas medições PIV também indicam a presença de vórtices que se movem ao longo de ambas as paredes verticais. <br> / Abstract : Turbulent natural convection in cavities has been extensively studied due to its importance in various technological applications, such as cooling of electronic components, insulation of nuclear reactors, thermal comfort in buildings and compartments of refrigerators. This master?s thesis reports an experimental investigation of turbulent natural convection in a parallelepiped cavity. The cavity has an aspect ratio height/width equal to four and a square base, with the vertical walls maintained at different temperatures, resulting in a Rayleigh number equal to 1.14 x 1010. Measurements of velocity and Reynolds stresses were carried out via laser Doppler velocimetry (LDV) in different sections of the cavity. The flow was found to be restricted within a very narrow region next to vertical walls, with higher levels of velocity next to the hot wall. Unexpectedly, fluid flow was seen to be upwards after a very thin layer of descending flow along the cold wall. With reference to profiles of vertical velocity component and flow images acquired through PIV, it was observed that this phenomenon is probably associated with a fluid intrusion traveling upwards. PIV measurements also indicate the presence of vortices moving along both vertical walls.
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Análise numérica tridimensional e investigação experimental do comportamento térmico e hidrodinâmico de reservatórios térmicos cilíndricos / Three-dimensional numerical analysis and experimental investigation of the thermal and hydrodynamic behaviorof cylindrical thermal storage tanks

Savicki, Darci Luiz January 2007 (has links)
Neste trabalho apresenta-se uma análise numérica tridimensional dos campos de temperatura e velocidade em reservatórios térmicos cilíndricos. Estuda-se o fenômeno da convecção natural laminar e a estratificação vertical da temperatura, que tem grande importância no desempenho de diversos sistemas térmicos, tais como os sistemas de aquecimento de água por energia solar. O código computacional escrito em linguagem FORTRAN resolve as equações da quantidade de movimento e da energia nas três dimensões pelo Método dos Volumes Finitos em malha estruturada. As simulações tridimensionais transientes do processo de resfriamento mostram a formação e evolução do perfil estratificado de temperatura ao longo do tempo. Observa-se a presença de recirculações na região superior do reservatório e a formação das camadas limites térmica e hidrodinâmica próximo das paredes. Através de estudo experimental realizado em paralelo, determinou-se os perfis de temperatura para diversos instantes do processo de resfriamento de um reservatório térmico cilíndrico. Obteve-se também perfis experimentais de temperatura para o caso de consumo de água quente e ingresso de água fria. Em todos os ensaios, além dos perfis de temperatura, mediu-se também as variações da temperatura ambiente. Utilizou-se os dados experimentais colhidos como condição inicial e de contorno para as simulações, possibilitando assim a confrontação numérico versus experimental para a validação da solução numérica. A partir das diversas simulações realizadas, obteve-se correlações para o coeficiente de transferência de calor e para o grau de estratificação térmica no interior do reservatório. Realizou-se ainda a simulação de casos considerando o reservatório térmico interligado a coletores solares e investigou-se tanto a influência da posição do jato de entrada quanto o uso de um anteparo defronte a este jato na preservação da estratificação térmica. Os resultados mostram que, para certas condições do jato de entrada, tanto a escolha adequada da posição do jato de entrada quanto o uso de um anteparo defronte a este jato permitem construir perfis de temperatura com melhor estratificação térmica. / This work presents a three-dimensional numerical analysis of the temperature and velocity fields in cylindrical thermal storage tanks. It is studied the phenomenon of the laminar natural convection and the vertical stratification of the temperature, that has great importance in the performance of diverse thermal systems, such as solar energy water heating systems. The numerical solution is obtained through the Finite Volume Method in structured mesh. The transient three-dimensional simulations of the cooling process show the formation and evolution of the profile of temperature along the time. It is observed the presence of recirculations in the top of the tank and the formation of walls thermal and hydrodynamic boundary layers. Through an experimental study, it was determined the profiles of temperature for several instants of time of the cooling process of a cylindrical thermal storage tank. It was also obtained experimental profiles of temperature for the case of outlet hot water and inlet cold water, as well as measured the ambient air temperature. In some cases the numerical simulation applied experimental data as initial and boundary condition, in order to compare numerical and experimental results, for the validation of the developed computational code. From the simulations, it was obtained correlations for the heat transfer coefficient and degree of thermal stratification in the interior of the reservoir. Others simulations were made with the thermal thank connected to solar collectors, investigating the influence of the position of the inlet water jet, and the use of an inner flat plate in front of this jet, in the preservation of the thermal stratification. The results show that, for certain conditions of the jet, the adequate choice of its position, as well as the use of a flat plate, allows to obtain more stratified temperature profiles.
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Análise numérica tridimensional e investigação experimental do comportamento térmico e hidrodinâmico de reservatórios térmicos cilíndricos / Three-dimensional numerical analysis and experimental investigation of the thermal and hydrodynamic behaviorof cylindrical thermal storage tanks

Savicki, Darci Luiz January 2007 (has links)
Neste trabalho apresenta-se uma análise numérica tridimensional dos campos de temperatura e velocidade em reservatórios térmicos cilíndricos. Estuda-se o fenômeno da convecção natural laminar e a estratificação vertical da temperatura, que tem grande importância no desempenho de diversos sistemas térmicos, tais como os sistemas de aquecimento de água por energia solar. O código computacional escrito em linguagem FORTRAN resolve as equações da quantidade de movimento e da energia nas três dimensões pelo Método dos Volumes Finitos em malha estruturada. As simulações tridimensionais transientes do processo de resfriamento mostram a formação e evolução do perfil estratificado de temperatura ao longo do tempo. Observa-se a presença de recirculações na região superior do reservatório e a formação das camadas limites térmica e hidrodinâmica próximo das paredes. Através de estudo experimental realizado em paralelo, determinou-se os perfis de temperatura para diversos instantes do processo de resfriamento de um reservatório térmico cilíndrico. Obteve-se também perfis experimentais de temperatura para o caso de consumo de água quente e ingresso de água fria. Em todos os ensaios, além dos perfis de temperatura, mediu-se também as variações da temperatura ambiente. Utilizou-se os dados experimentais colhidos como condição inicial e de contorno para as simulações, possibilitando assim a confrontação numérico versus experimental para a validação da solução numérica. A partir das diversas simulações realizadas, obteve-se correlações para o coeficiente de transferência de calor e para o grau de estratificação térmica no interior do reservatório. Realizou-se ainda a simulação de casos considerando o reservatório térmico interligado a coletores solares e investigou-se tanto a influência da posição do jato de entrada quanto o uso de um anteparo defronte a este jato na preservação da estratificação térmica. Os resultados mostram que, para certas condições do jato de entrada, tanto a escolha adequada da posição do jato de entrada quanto o uso de um anteparo defronte a este jato permitem construir perfis de temperatura com melhor estratificação térmica. / This work presents a three-dimensional numerical analysis of the temperature and velocity fields in cylindrical thermal storage tanks. It is studied the phenomenon of the laminar natural convection and the vertical stratification of the temperature, that has great importance in the performance of diverse thermal systems, such as solar energy water heating systems. The numerical solution is obtained through the Finite Volume Method in structured mesh. The transient three-dimensional simulations of the cooling process show the formation and evolution of the profile of temperature along the time. It is observed the presence of recirculations in the top of the tank and the formation of walls thermal and hydrodynamic boundary layers. Through an experimental study, it was determined the profiles of temperature for several instants of time of the cooling process of a cylindrical thermal storage tank. It was also obtained experimental profiles of temperature for the case of outlet hot water and inlet cold water, as well as measured the ambient air temperature. In some cases the numerical simulation applied experimental data as initial and boundary condition, in order to compare numerical and experimental results, for the validation of the developed computational code. From the simulations, it was obtained correlations for the heat transfer coefficient and degree of thermal stratification in the interior of the reservoir. Others simulations were made with the thermal thank connected to solar collectors, investigating the influence of the position of the inlet water jet, and the use of an inner flat plate in front of this jet, in the preservation of the thermal stratification. The results show that, for certain conditions of the jet, the adequate choice of its position, as well as the use of a flat plate, allows to obtain more stratified temperature profiles.
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Influência da convecção forçada em juntas soldadas

BARROS, Paternak de Souza 19 June 2015 (has links)
Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-02-26T15:08:26Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) 239 - BARROS, PATERNAK.pdf: 6573117 bytes, checksum: e23aa387cb0a47320b0256bd80fd47e4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-26T15:08:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) 239 - BARROS, PATERNAK.pdf: 6573117 bytes, checksum: e23aa387cb0a47320b0256bd80fd47e4 (MD5) Previous issue date: 2015-06-19 / CNPq / A convecção, embora amplamente estudada e discutida, na confecção de dissipadores de calor, possui um papel secundário na soldagem, pois a condução é responsável pela maior parte do calor dissipado. Na mesma linha, a convecção forçada é negligenciada, pois a presença de ventos em juntas soldadas apresenta-se como a principal fonte de descontinuidades. Partindo desta realidade o presente trabalho atua em três frentes para avaliar a possibilidade de utilizar a convecção forçada como favorecedora à soldagem. Na primeira frente, analisou-se o comportamento da convecção. Para tal pequenas chapas SAE 1011, cujo comprimento característico aproxima-se ao de uma poça de fusão, são aquecidas a diversas temperaturas e resfriadas, na posição horizontal, sob a ação de diversas velocidades de fluxo de ar. A segunda frente avaliou como a convecção afeta o modelo matemático do campo de temperatura. Esta análise embora realizada através de linhas de calor em chapas SAE 1020, simula a distribuição de temperatura em juntas soldadas. E por fim, foram realizadas soldas MAG em chapas SAE 1020. Avaliando-se o efeito de um fluxo de ar na formação da zona termicamente afetada obtendo-se uma redução de oitenta e cinco por cento. / Although the convection studied and discussed widely in the manufacture of heat sinks, in welding has a secondary role, because the conduction is responsible for most of the dissipated heat. Similarly, is neglected the forced convection, because the presence of winds in welded joints is the main source of discontinuities. Starting from this reality, this work operates on three fronts to assess the possibility of using forced convection as favoring the welding. On the first front, has analyzed the behavior of convection. For such, small SAE 1011 sheets, whose characteristic lengths approach the dimensions most commons of a weld pool, are heated to various temperatures and cooled in the horizontal position, under the action of different speeds of airflow. The second front evaluated the convection effects on the mathematical model of the temperature field. This analysis, performed through heat lines on SAE 1020 sheets, simulate the temperature distribution in welded joints. Finally, conducted MAG welding in SAE 1020 sheets. Where evaluated the effect of airflow in the formation of heat affected zone resulting in a reduction of eighty-five percent.
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Propriedades termofisicas e convecção no escoamento laminar em tubos de suco de laranja

Vieira, Jose Antonio Gomes 22 April 1996 (has links)
Orientador: Carlos Alberto Gasparetto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-21T06:28:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_JoseAntonioGomes_D.pdf: 3293260 bytes, checksum: 7908daae3792c905661cc288b1ef9762 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Foram abordados neste trabalho a hidrodinâmica e a convecção em escoamento laminar em tubos cilíndricos do suco de laranja. Determinaram-se as propriedades físicas do suco: condutividade térmica, calor específico, difusividade térmica e massa específica em função da concentração, além dos parâmetros reológicos em função da concentração e da temperatura. O comportamento reológico do suco foi determinado numa faixa de 0 a 50°C e concentrações de 43, 53 e 65°Brix, usando um reômetro de cilindros concêntricos. Os resultados indicam que o suco de laranja comporta-se como um fluido não-newtoniano com características pseudoplásticas, sendo descrito pelo modelo de Ostwald-de-Waele do tipo: t = K y n. O parâmetro material K, índice de consistência, apresentou uma dependência da temperatura conforme a equação: K = K' exp [ - b (T-T0)] e o índice de comportamento n, foi considerado constante em função da temperatura. A condutividade térmica decresceu com o aumento da concentração do suco, segundo uma relação cúbica, o mesmo comportamento apresentou a difusividade térmica, enquanto o calor específico e a massa específica apresentaram funções lineares. A perda de carga no escoamento laminar do suco é expressa pela relação de gradientes adimensionais de pressão (v|/) em função do número de Graetz. A faixa de abrangência é 0,0048 a 0,4304. Os resultados experimentais de transferência de calor em escoamento não-isoviscoso são apresentados em termos de número de Nusselt em função do número de Graetz. Os casos tratados neste trabalho abrangem a faixa 1,73 < Gz < 253,66 e 0,71 < Nu < 33,38. A condição adotada para o problema de transferência de calor foi o escoamento plenamente desenvolvido com temperatura da parede constante. Foram consideradas desprezíveis a dissipação viscosa e a condução de calor na direção axial / Abstract: This work deals with the hydrodinamic and convection in laminar flow through cylindrical ducts of orange juice. The thermal conductivity, specific heat, thermal difusivity and density as a function of juice concentration were determined. The Theological parameters as a function of juice concentration and temperature were also obtained. The Theological characteristics of the juice were studied in the temperature range of 0 to 50°C and concentrations of 43, 53 and 65°Brix, using a concentric cylinders rheometer. The results denoted a non-newtonian behaviour of the juice with pseudoplastic characteristics, described by the Ostwald-de-Waele model of the type x = K y n- The consistency index K was temperature dependent according to the equation K = K' exp [ - b (T-T0)]. The behaviour index n, was constant with temperature. The thermal conductivity and thermal difusivity decreased as juice concentrations increased by a cubic relation. Specific heat and density were linear functions of juice concentration. The pressure drop of the juice laminar flow is represented by admensional gradients (vy) as function of Graetz number. The range is from 0.0048 to 0.4304. The experimental results of heat transfer in the non-isoviscous flow are presented as Nusselt number as function of Graetz. The cases considered in this work are in the range of 1.73 < Gz < 253.66 and 0.71 < Nu < 33.38. The heat transfer problem considers the condition of fully developed flow, with constant temperature at the tube wall. Viscous dissipation and axial heat conduction were not considered / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos
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Convecção natural em regime transitorio no interior de cavidades porosas

Maria, Paulo 26 July 2018 (has links)
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
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Estudo numerico da fusão ao redor de um cilindro horizontal incluindo os efeitos convectivos

Silva, Maria das Graças Enrique da 31 July 2001 (has links)
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
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Perda de carga e resistencia convectiva de dissipadores de calor considerando regiões de folga

Tomazeti, Cristina Autuori 23 August 2002 (has links)
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

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