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https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/15344
Tipo: | Tese |
Data do documento: | 13-Dez-2019 |
Autor(es): | MIYAGAWA, Helder Kiyoshi |
Afiliação do(s) Autor(es): | UFPA - Universidade Federal do Pará |
Primeiro(a) Orientador(a): | QUARESMA, João Nazareno Nonato |
Título: | Análise da transferência de calor convectiva por transformada integral em canais com paredes onduladas |
Título(s) alternativo(s): | Analysis of the convective heat transfer by integral transforms in channels with wavy walls |
Citar como: | MIYAGAWA, Helder Kiyoshi. Análise da transferência de calor convectiva por transformada integral em canais com paredes onduladas. Orientador: João Nazareno Nonato Quaresma. 2019. 142 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia) - Universidade Federal do Pará, Instituto de Tecnologia, Belém, 2019. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br:8080/jspui/handle/2011/15344. Acesso em:. |
Resumo: | A abordagem híbrida numérica-analítica conhecida como Técnica de Transformação Integral Generalizada (GITT) é empregada na solução das equações de Navier-Stokes e de energia que matematicamente modelam a transferência de calor convectiva em canais com paredes onduladas. O escoamento é considerado laminar, incompressível e bidimensional envolvendo um fluido newtoniano com propriedades físicas independentes da temperatura, enquanto as temperaturas das paredes são mantidas constantes ao longo do comprimento do canal. É adotada a formulação de função corrente, que elimina o campo de pressão e satisfaz automaticamente a equação de continuidade. Extensivas análises de convergência são realizadas para os campos de função corrente e de temperatura, bem como para o produto do fator de atrito pelo número de Reynolds e para o número de Nusselt local, a fim de demonstrar a robustez do método. A verificação dos resultados da GITT também é realizada comparando a velocidade da linha central, o produto do fator de atrito pelo número de Reynolds, a temperatura média e o número de Nusselt local com resultados obtidos com o software comercial de simulação COMSOL Multiphysics demonstrando boa concordância. Também é analisada a influência dos parâmetros, como o número de Reynolds, amplitude da parede ondulada, número de ondas e fase entre as corrugações das paredes nos campos de velocidade, temperatura e geração de entropia, demonstrando sua importância para a intensificação de transferência de calor convectiva e para a otimização energética. |
Abstract: | The hybrid numerical-analytical approach known as the Generalized Integral Transformation Technique (GITT) is employed in the solution of the Navier-Stokes and energy equations that mathematically model the convective heat transfer in corrugated wall channels. The flow is considered laminar, incompressible, and two-dimensional involving a Newtonian fluid with temperature-independent physical properties, while wall temperatures are kept constant along the length of the channel. The streamfunction formulation is adopted, which eliminates the pressure field and automatically satisfies the continuity equation. Extensive convergence analyses are performed for the streamfunction and temperature fields, as well as for the product of friction factor by the Reynolds number and the local Nusselt number to demonstrate the robustness of the method. Verification of GITT results is also performed by comparing the centerline velocity, product of friction factor by the Reynolds number, average temperature, and local Nusselt number with those results obtained with the commercial COMSOL Multiphysics simulation software showing good agreement. The influence of parameters such as Reynolds number, wavy wall amplitude, number of waves, and phase between wall corrugations on the fields of velocity, temperature, and entropy generation are also analyzed, demonstrating their importance for convective heat transfer intensification and energy optimization. |
Palavras-chave: | Transformação integral generalizada Convecção forçada Melhoria de transferência de calor Canais de parede ondulada |
Área de Concentração: | USO E TRANSFORMAÇÃO DE RECURSOS NATURAIS |
Linha de Pesquisa: | ENGENHARIA DE PROCESSOS |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Pará |
Sigla da Instituição: | UFPA |
Instituto: | Instituto de Tecnologia |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
Fonte: | 1 CD-ROM |
Aparece nas coleções: | Teses em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia (Doutorado) - PRODERNA/ITEC |
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Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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Tese_AnaliseTransferenciaCalor.pdf | 6,85 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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