Publicação: Simulação numérica de um jato compressível de ar incidente sobre uma placa plana aquecida
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Resumo
Neste trabalho, estudou-se os efeitos de um jato incidente sobre uma placa plana
aquecida, utilizando a técnica de elementos espectrais. Sabe-se que jatos incidindo sobre
superfícies sólidas aquecidas produzem altas taxas de transferência de calor ou de massa e,
por isso, são largamente empregados nas indústrias envolvendo processos químicos. O uso de
jatos em processos de aquecimento, resfriamento ou secagem são encontrados em varias
aplicações, dentre as quais destacam-se: secagem de papel e tecido; têmpera de vidro;
aquecimento e resfriamento de metais; resfriamento de palhetas de turbinas e de componentes
eletrônicos a combustão em meio catalítico. Neste estudo, o escoamento do jato for
considerado bidimensional, turbulento e compressível. Desenvolveu-se um programa
computacional capaz de descrever o comportamento qualitativo das estruturas do escoamento
e levantar informações quantitativas sobre os parâmetros de troca de calor entre a placa
aquecida e o fluido, em função das condições de aquecimento da placa e dos parâmetros
geométricos que caracterizam o domínio do escoamento. Os resultados apresentados
descrevem o comportamento do número de Nusselt local para distribuições uniformes de
temperaturas na placa aquecida. Adicionalmente, realizou-se uma análise detalhada sobre as
estruturas que predominam no escoamento. Constatou-se que mesmo para escoamentos com
grandes números de Reynolds e de Mach, as estruturas predominantes são de grandes
escalas, e completamente coerentes, mesmo para canais estreitos" de descargas do
escoamento, onde o fluido encontra-se bastante confinado.
Abstract
In this work, the effects of a jet incident on a flat plate were studied
heated using the spectral element technique. It is known that jets focusing on
heated solid surfaces produce high rates of heat or mass transfer and,
therefore, they are widely used in industries involving chemical processes. The use of
jets in heating, cooling or drying processes are found in several
applications, among which stand out: drying paper and fabric; tempering glass;
heating and cooling of metals; cooling of turbine blades and components
electronic combustion in catalytic medium. In this study, the flow of the jet is
considered two-dimensional, turbulent and compressible. A program was developed
computational capable of describing the qualitative behavior of flow structures
and collect quantitative information about the heat exchange parameters between the plate
heated and the fluid, depending on the heating conditions of the plate and the parameters
features that characterize the flow domain. The results presented
describe the behavior of the local Nusselt number for uniform distributions of
temperatures on the heated plate. In addition, a detailed analysis was carried out on the
structures that predominate in the flow. It was found that even for flows with
large numbers of Reynolds and Mach, the predominant structures are of great
scales, and completely coherent, even for narrow "discharge channels of the
flow, where the fluid is quite confined.
Palavras-chave
Escoamentos de jatos, Escoamentos turbulentos e compressíveis, Simulação numérica, Método de Elementos Espectrais
Citação
SILVA, Jorge Wilson Pereira da. Simulação numérica de um jato compressível de ar incidente sobre uma placa plana aquecida. 1999. 180 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.1999.20.
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