Otimização geométrica de um arranjo triangular de cilindros submetido a escoamento laminar com convecção forçada
O presente trabalho numérico estuda o arranjo triangular de cilindros submetidos a escoamentos transientes, bi-dimensionais, incompressíveis, laminares e com convecção forçada por meios do método Constructal Design. As simulações foram realizadas para escoamentos com números de Reynolds e Prandtl de...
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| Tipo de recurso: | artículo |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2015 |
| País: | Brasil |
| Institución: | Universidade Federal do Rio Grande (FURG) |
| Repositorio: | Repositório Institucional da FURG (RI FURG) |
| Idioma: | portugués |
| OAI Identifier: | oai:repositorio.furg.br:1/4980 |
| Acceso en línea: | http://repositorio.furg.br/handle/1/4980 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Otimização geométrica Coeficiente de arrasto Número de nusselt Problema multi-objetivo Constructal design Geometric optimization Drag coefficient Nusselt number Multi-objective problem |
| Sumario: | O presente trabalho numérico estuda o arranjo triangular de cilindros submetidos a escoamentos transientes, bi-dimensionais, incompressíveis, laminares e com convecção forçada por meios do método Constructal Design. As simulações foram realizadas para escoamentos com números de Reynolds e Prandtl de ReD = 100 e Pr = 0.71. 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 três cilindros é uma restrição geométrica do problema, enquanto as razões ST/D (passo transversal sobre o diâmetro) e SL/D (passo longitudinal sobre o diâmetro) são os graus de liberdade. Vale destacar que os diâmetros dos três cilindros são iguais em todos os casos. O principal objetivo aqui é avaliar qual razão ST/D minimiza o coeficiente de arrasto e maximiza a taxa de transferência de calor (número de Nusselt) entre os cilindros e o escoamento circundante, i.e., um problema multiobjetivo. Em todos os casos foi considerada uma razão SL/D = 3.5. Os resultados mostraram que o comportamento fluidodinâmico e térmico foi bastante influenciado pela razão ST/D. O coeficiente de arrasto (CD) mínimo e o máximo número de Nusselt (NuD) são obtidos para ST/D = 1.5 e 5.5, respectivamente. Contudo, os melhores arranjos considerando a função multiobjetivo (arrasto e transferência de calor) foram alcançados na região ST/D ~ 2.0, mais próximo do ótimo obtido para o problema fluidodinâmico, ao contrário do observado para um caso de par de cilindros abordado na literatura. |
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