Computational modeling of an earth-air heat exchanger using different modeling for turbulence

Authors

  • 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

Keywords:

computational modeling, turbulence models and earth-air heat exchangers.

Abstract

Solar radiation is a source of renewable energy and its thermal energy can be exploited by using earth-air heat exchanger (EAHE) in built environments, could be an alternative to reduce electricity consumption. These devices consist of ducts buried in the soil, where the ambient air flow occurs. The air is cooled/heated by the soil in hot/cold periods can be used for cooling/heating of built environments. To numerically simulate the thermal and fluid dynamic behavior of an EAHE is necessary to use some modeling for turbulence. Thus, this work aims to study different turbulence modeling for approach of numerical approach of turbulence into URANS framework: RSM (Reynolds Stress Model), k-ε standard, k-ω standard and Spalart Allmaras in the study of the main operational principle of an EAHE with a straight duct, in order to propose a recommendation about the most suitable models for this kind of application. The computational modeling was performed using the FLUENT software which is based on the finite volume method (FVM). The numerical results obtained with URANS models were in agreement with those depicted previously in literature. Furthermore, the Spalart Allmaras and k - ω standard models led to a reduction of almost 40 % in time processing when compared with RSM, being that models recommended for this kind of application in EAHE.  

Author Biographies

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

Published

2015-08-31

How to Cite

Ferraz, J. G., Nunes, B. R., Rodrigues, M. K., Brum, R. da S., Souza, J. A., Rocha, L. A. O., … dos Santos, E. D. (2015). Computational modeling of an earth-air heat exchanger using different modeling for turbulence. Scientia Plena, 11(8). https://doi.org/10.14808/sci.plena.2015.081314

Issue

Section

VI Conferência Sul em Modelagem Computacional

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