Modelagem computacional de um trocador de calor solo-ar empregando diferentes modelagens para turbulência

Autores

  • Juliane Gabina Ferraz Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional (PPGMC), Escola de Engenharia (EE),Universidade Federal do Rio Grande (FURG).
  • Bruna Rodrigues Nunes Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional (PPGMC), Escola de Engenharia (EE),Universidade Federal do Rio Grande (FURG).
  • Michel Kepes Rodrigues Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional (PPGMC), Escola de Engenharia (EE),Universidade Federal do Rio Grande (FURG).
  • Ruth da S. Brum Departamento de Engenharia Mecânica (DEMEC),Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).
  • Jeferson Avila Souza Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional (PPGMC), Escola de Engenharia (EE),Universidade Federal do Rio Grande (FURG).
  • Luiz Alberto Oliveira Rocha Departamento de Engenharia Mecânica (DEMEC),Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).
  • Liércio André Isoldi Universidade Federal do Rio Grande, Escola de Engenharia.
  • Elizaldo Domingues dos Santos Universidade Federal do Rio Grande, Escola de Engenharia.

DOI:

https://doi.org/10.14808/sci.plena.2015.081314

Palavras-chave:

modelagem computacional, modelos de turbulência e trocador de calor solo-ar.

Resumo

A radiação solar é uma fonte de energia renovável e sua energia térmica pode ser aproveitada através da utilização de trocadores de calor solo-ar (TCSA) em ambientes construídos, podendo ser uma alternativa para reduzir o consumo de energia elétrica. Estes dispositivos consistem em dutos enterrados no solo, onde ocorre o escoamento do ar ambiente. O ar é resfriado/aquecido pelo solo nos períodos quente/frio podendo ser utilizado para climatizar ambientes construídos. Para simular numericamente os comportamentos térmico e fluidodinâmico de um TCSA é necessário empregar alguma modelagem para turbulência. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo estudar diferentes modelos clássicos (RANS) para a abordagem numérica da turbulência: RSM (Reynolds Stress Model), k-ε padrão, k-ω padrão e Spalart Allmaras no estudo do princípio físico de funcionamento de um TCSA com um duto retilíneo, a fim de propor uma recomendação sobre os modelos mais adequados para esse tipo de aplicação. A modelagem computacional foi realizada através do software FLUENT que é baseado no método dos volumes finitos (MVF). Os resultados numéricos obtidos com os modelos RANS foram concordantes com os da literatura. Além disso, os modelos Spalart Allmaras e k-ω padrão conduziram a uma redução de aproximadamente 40% no tempo de processamento em comparação ao RSM, sendo os mesmos recomendados para esse tipo de aplicação em TCSA com dutos retos.

Biografia do Autor

Juliane Gabina Ferraz, Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional (PPGMC), Escola de Engenharia (EE),Universidade Federal do Rio Grande (FURG).

http://lattes.cnpq.br/0435625337573977

Bruna Rodrigues Nunes, Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional (PPGMC), Escola de Engenharia (EE),Universidade Federal do Rio Grande (FURG).

http://lattes.cnpq.br/2331213898121738

Michel Kepes Rodrigues, Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional (PPGMC), Escola de Engenharia (EE),Universidade Federal do Rio Grande (FURG).

http://lattes.cnpq.br/0379919270609981

Ruth da S. Brum, Departamento de Engenharia Mecânica (DEMEC),Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).

http://lattes.cnpq.br/7298347412058864

Jeferson Avila Souza, Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional (PPGMC), Escola de Engenharia (EE),Universidade Federal do Rio Grande (FURG).

http://lattes.cnpq.br/5324300115339036

Luiz Alberto Oliveira Rocha, Departamento de Engenharia Mecânica (DEMEC),Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).

http://lattes.cnpq.br/2535324018884724

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

http://lattes.cnpq.br/3761060945802171

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