Influência da Convecção Mista sobre a Otimização Geométrica de um Arranjo Triangular de Cilindros em Escoamentos Laminares

Autores

  • Gabriel Moraes Barros Universidade Federal do Rio Grande, Escola de Engenharia.
  • Diego Mion do Carmo Universidade Federal do Rio Grande, Escola de Engenharia.
  • Rafael Cemin Universidade Federal do Rio Grande, Escola de Engenharia.
  • Marcelo Moraes Galarça Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul (IFRS), Campus Rio Grande.
  • Liércio André Isoldi Universidade Federal do Rio Grande, Escola de Engenharia.
  • Luiz Alberto Oliveira Rocha Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), 90050-170, Porto Alegre – RS, Brasil.
  • Elizaldo Domingues dos Santos Universidade Federal do Rio Grande, Escola de Engenharia.

DOI:

https://doi.org/10.14808/sci.plena.2015.081311

Palavras-chave:

Escoamentos Externos, Arranjo de Cilindros, Otimização Geométrica, Constructal Design, Convecção Mista.

Resumo

Este estudo numérico consiste em avaliar a forma geométrica de um arranjo triangular de cilindros submetidos a escoamentos transientes, bi-dimensionais, incompressíveis, laminares e com convecção mista por meios do Constructal Design. As simulações foram realizadas para escoamentos com números de Reynolds e Prandtl, de 100 e 0,71, respectivamente, avaliando-se três diferentes números de Richardson: Ri = 0,1; 1,0; e 10,0. As equações de conservação de massa, quantidade de movimento e energia foram resolvidas com o uso do método de volumes finitos (FVM – do inglês: Finite Volume Method). A área ocupada pelos cilindros é uma restrição geométrica do problema. O principal objetivo é avaliar a influência do Ri no efeito da razão ST/D (passo transversal sobre o diâmetro) sobre o coeficiente de arrasto (CD) e o número de Nusselt (NuD) entre os cilindros e o escoamento circundante, bem como obter as geometrias ótimas do problema multiobjetivo. Em todos os casos estudados a razão SL/D (passo longitudinal sobre o diâmetro) foi mantida fixa, SL/D = 1,5. Foi avaliado que a variação do mecanismo motriz do escoamento (causado pela variação do número de Richardson) não somente afetou as magnitudes de CD e NuD, mas também alterou o comportamento das camadas limite fluidodinâmica e térmica conduzindo a alterações no efeito da razão ST/D sobre CD e NuD.

Biografia do Autor

Gabriel Moraes Barros, Universidade Federal do Rio Grande, Escola de Engenharia.

http://lattes.cnpq.br/9087770974893169

Diego Mion do Carmo, Universidade Federal do Rio Grande, Escola de Engenharia.

http://lattes.cnpq.br/5845238436484310

Rafael Cemin, Universidade Federal do Rio Grande, Escola de Engenharia.

http://lattes.cnpq.br/7536419345996081

Marcelo Moraes Galarça, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul (IFRS), Campus Rio Grande.

http://lattes.cnpq.br/1660157566796755

Liércio André Isoldi, Universidade Federal do Rio Grande, Escola de Engenharia.

http://lattes.cnpq.br/3761060945802171

Luiz Alberto Oliveira Rocha, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), 90050-170, Porto Alegre – RS, Brasil.

http://lattes.cnpq.br/2535324018884724

Elizaldo Domingues dos Santos, Universidade Federal do Rio Grande, Escola de Engenharia.

http://lattes.cnpq.br/6854950768271660

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Publicado

2015-08-31

Edição

Seção

VI Conferência Sul em Modelagem Computacional