Desarrollo de una herramienta numérica para el cálculo de parámetros macroscópicos en medios porosos bidimensionales.
Parámetros macroscópicos tales como el coeficiente de transferencia de calor por convección (h_sf) para flujos a través de obstáculos, resultan de gran interés en la industria debido a que son necesarios para describir la transferencia de energía...
Guardado en:
| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2012
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/343/1/D%C3%ADaz.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | Parámetros macroscópicos tales como el coeficiente de transferencia de calor por
convección (h_sf) para flujos a través de obstáculos, resultan de gran interés en la
industria debido a que son necesarios para describir la transferencia de
energía a una escala macroscópica del problema (considere por ejemplo núcleos de
transformadores de potencia, intercambiadores de calor o núcleos de reactores nucleares).
En este est udio se realizan simulaciones numéricas bidimensionales de flujos incompresibles
con transporte de un escalar pasivo (temperatura) a través de obstáculos simples, con el fin
de calcular dicho parámetro. Para ello se desarrolla una herramienta numérica que
permite calcular el coeficiente mencionado a partir de los resultados que se obtienen
de una simulación a nivel microscópico en celdas representativas (REV). La herramienta se
implementó utilizando la técnica de volumen de control finito y, acoplada a un código que
resuelve las ecuaciones de Navier-Stokes, permitió resolver numéricamente la ecuación de
transporte para la temperatura para diferentes geometrías y condiciones de contorno. El
código fue extensivamente validado mediante la simulación de flujos que se encuentran
documentados en la literatura. Se simularon diferentes números de Reynolds (0.01<Re<100),
Peclet (0.01 <Pe< l00), y condiciones de contorno térmicas definidas por temperatura
constante y flujo de calor uniforme en las paredes, para obtener la dependencia del
parámetro macroscópico como función de los números adimensionales del problema. Los
resultados mostraron una fuerte dependencia del coeficiente interfacial con la porosidad,
siendo éste mayor a medida que la porosidad disminuye. El problema se resolvió en un
dominio compuesto por varios REV's repetidos permitiendo el desarrollo espacial de las
variables involucradas. Adicionalmente se estudió el efecto que tiene la elección del REV y
se observó que la elección afecta significativamente el valor del h_sf a
medida que el Pe disminuye. Debido a este efecto se propone entonces un método alternativo
para el cálculo de dicho parámetro en el caso disponer resultados para más de un REV.
Resulta satisfactoria la comparación entre el modelo unidimensional y el promedio
de la temperatura microscópica lograda con el método propuesto.
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