Rayleigh 10^6

RESUMO

O presente trabalho apresenta um estudo numérico do escoamento laminar em cavidade quadrada aletada sob o efeito de convecção natural. O escoamento proposto é assumido bidimensional, laminar, incompressível e permanente. Objetiva-se a obtenção da geometria ótima da aleta, de forma a maximizar a transferência de calor entre o fluido que escoa no interior da cavidade e a aleta aquecida inserida em três posições da cavidade: no centro, a um quarto e a um sexto da região inferior da cavidade. Para tanto é fixada a relação das dimensões externas da cavidade e variada a razão de aspecto da aleta, ou seja, a relação entre altura e comprimento da aleta para otimização da troca térmica em cada posição. A área da aleta apresenta 5% da área total da cavidade e este valor é mantido fixo. O fluido que escoa no inteiror da cavidade possui as propriedades termofísicas do ar para . As forças de empuxo encontradas no escoamento são realizadas através do uso do numero de Rayleigh, . Para solução numérica das equações de conservação de massa, quantidade de movimento e energia é utilizado o método de volumes finitos (VFM), programa comercial Fluent®, sendo o acoplamento entre velocidade e pressão realizado através do algoritmo SIMPLEC e a discretização espacial pelo método upwind de primeira ordem. Os resultados apresentam a geometria otimizada para cada posição, sendo que para a posição central a melhor geometria a razão de aspecto igual 1,25. Que representa um acréscimo significativo na transferência de calor de 51,33% entre a aleta e o fluido considerando o caso de menor influência, razão de aspecto igual a 0,1. O que demonstra a importância da geometria para a utilização da convecção natural na maximização da transferência de calor entre cavidade e fluido para os casos analisados.

PALAVRAS-CHAVE: Convecção natural; Aleta; Cavidade.

ABSTRACT

The present work shows a numerical study of laminar flow inside C-shaped lid-driven square cavity under