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Type: TESE
Degree Level: Doutorado
Title: Convecção natural em cavidade quadrada com sólido interno aquecida e resfriada pelas paredes adjacentes
Title Alternative: Natural convection in a square enclosure heated and cooled at the adjacent walls with an internal conducting body
Author: Lima, Thiago Parente, 1983-
Advisor: Ganzarolli, Marcelo Moreira, 1952-
Abstract: Resumo: A convecção natural em cavidades é um dos problemas fundamentais da transferência de calor. Nesse trabalho é estudada a transferência de calor conjugada em uma cavidade quadrada aquecida e resfriada por paredes adjacentes e com um sólido condutor inserido em seu centro. O tamanho e condutividade do sólido no interior da cavidade são caracterizados pelos parâmetros adimensionais ? e k*, definidos pela razão entre as dimensões do bloco e da cavidade, W/L, e a razão entre as condutividades do sólido e fluido, ks/kf, respectivamente. O efeito do bloco na transferência de calor da cavidade é investigado a partir de um estudo paramétrico abrangendo a faixa de número de Rayleigh (Ra) de 10^3 a 10^6, ? de 0,1 a 0,9, k* de 0,001 a 100 e número de Prandtl de 0,7 e 7,0. Os resultados são obtidos a partir da solução numérica das equações governantes e apresentados na forma de número de Nusselt, isolinhas de temperatura, função corrente e de calor. A transferência de calor na cavidade é governada pelo número de Rayleigh, tamanho e condutividade do bloco. O número de Prandtl, dentro da faixa investigada, mostrou pouca influência nos resultados. Nas cavidades com blocos de tamanho ?<0,3 a transferência de calor na cavidade apresenta as mesmas características da cavidade sem bloco, com o número de Nusselt sendo função apenas de Rayleigh. Para blocos maiores, o comportamento do Nusselt passa a depender também do tamanho e condutividade do bloco. De forma geral, para ?>0,8 e k*>10, a influência de Rayleigh na transferência de calor é bastante reduzida e o regime de transferência de calor na cavidade se aproxima do limite de condução pura. Na cavidade aquecida por baixo, a transferência de calor pode ser aumentada com relação à cavidade sem bloco quando um bloco de baixa condutividade é inserido. O aumento relativo do Nusselt na cavidade aquecida por baixo é observado para 10^5?Ra?10^6 e 0,4

Abstract: Natural convection in enclosures is a fundamental problem in heat transfer. In this work the conjugate heat transfer in a square enclosure heated and cooled at the adjacent walls with an internal conducting solid body is studied. In order to characterize the size and thermal conductivity of the internal solid, the dimensionless parameters ? and k* are defined as the ratio of the solid and enclosure dimensions, W/L, and the solid and fluid conductivities, ks/kf, respectively. The effect of the block on the enclosure heat transfer is investigated in a range of the Rayleigh number (Ra) from 10^3 to 10^6, ? from 0.1 to 0.9, k* from 0.001 to 100 and Prandtl number of 0.7 and 7.0. The results are reported in the form of averaged Nusselt numbers, isotherms, streamlines and heatlines. The heat transfer process in the enclosure is governed by the Rayleigh number, solid size and thermal conductivity. The Prandtl number, in the range evaluated, shows little influence on the results reported. For dimensionless block sizes of ?<0.3, the heat transfer in the enclosure is not affected by the block and the Nusselt number remains a function of the Rayleigh number. As the block size increases, the Nusselt number becomes also dependent of the block size and its thermal conductivity. In the range of ?>0.8 and k*>10, the Nusselt number dependence on the Rayleigh number weakens and the enclosure heat transfer approximates of the pure conduction limit. In the enclosures heated from below the Nusselt number, in comparison with that with no solid body, is enhanced by a centered low conductivity solid body. The increase of Nusselt number is observed in the range of 10^5?Ra?10^6 and 0.4
Subject: Análise numérica
Cavidades
Calor - Convecção natural
Editor: [s.n.]
Citation: LIMA, Thiago Parente. Convecção natural em cavidade quadrada com sólido interno aquecida e resfriada pelas paredes adjacentes. 2014. 82 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/265900>. Acesso em: 25 ago. 2018.
Date Issue: 2014
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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