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Title: Simulação numérica do escoamento turbulento em canais compostos utilizando condição de periodicidade
Other Titles: Numerical Simulation of turbulent flow in a compound channel using periodic boundary condition
Authors: Sant' Ana, Sílvia Patrícia Calixto de Lira
Keywords: canal composto;estrutura coerente;simulação numérica;transferência de calor
Issue Date: 6-Jul-2018
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: SANT’ ANA, S. P. C. L. Simulação numérica do escoamento turbulento em canal composto utilizando condição de periodicidade. 2018. 49 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal-RN, 2018.
Portuguese Abstract: Canais compostos possuem regiões diferentes e em cada uma delas o escoamento vai se comportar de maneira diferente. Nas regiões mais largas, chamadas de canais principais, o fluido escoa mais facilmente. Essas regiões são conectadas por uma fenda, onde o fluido é desacelerado devido a forças viscosas, originando escoamentos cisalhantes. O fluido escoa axialmente e a presença dessa fenda provoca o aparecimento de estruturas de grande escala denominadas de estruturas coerentes, que provocam flutuações na velocidade transversal, o que, consequentemente, modifica o escoamento turbulento. Em decorrência disso, o processo de transferência de calor também é alterado. Este trabalho tem o objetivo de analisar os efeitos causados pela presença ou não das estruturas coerentes, tanto na parte dinâmica quanto na térmica. Assim, utilizou-se um canal composto retangular com um tubo interno de diâmetro D, no qual o tamanho da fenda foi o parâmetro variável. O fluido escoa axialmente, apenas na parte externa do tubo. Foram analisados três casos, em que a distância W/D (tamanho da fenda) variou. As simulações foram realizadas no software ANSYS CFX e o modelo de turbulência empregado foi o SAS SST. Como resultado, foi verificado o aparecimento das estruturas coerentes em dois dos casos. Em cada um deles foi confirmada a modificação no escoamento e no processo de transferência de calor. Sendo assim, é essencial a investigação e estudo do aparecimento dessas estruturas em um projeto, até mesmo por questão de segurança operacional.
Abstract: Compound channels have different regions and the flow will behave in different ways on each of them. In the wider regions, called main channels, the fluid flows more easily. Those regions are connected by a gap, where the fluid is decelerated due to viscous forces, resulting in shear flows. The fluid flows axially and the presence of this gap causes the appearance of large scale structures called coherent structures, that induce a cross flow velocity, which, consequently, modifies the turbulent flow. In a result, the heat transfer process is changed. This work aims to analyze the effects caused by the presence or absence of the coherent structures, both in dynamic part as thermal. Thus, a rectangular compound channel with an inner tube of diameter D was used, in which the gap size was the variable parameter. The fluid flows axially only on the outside of the tube. Three cases were analyzed, wherein the distance W/D (gap size) varied. The simulations were conducted in software ANSYS CFX and the turbulence model used was SAS SST. As a result, it was verified the appearing of the coherent structures in two cases. The modification in the flow and in heat transfer process was confirmed on each of them. Therefore, it is essential the investigation and study about the appearing of those structures in a project, even for reasons of operational safety.
URI: http://monografias.ufrn.br/jspui/handle/123456789/6904
Other Identifiers: 2016008003
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