OTIMIZAÇÃO GEOMÉTRICA DE ESCOAMENTOS COM CONVECÇÃO FORÇADA SOBRE UM ARRANJO DE QUATRO CILINDROS

Martim dos Santos Pereira, Filipe Branco Teixeira, Bruno Costa Feijó, Luiz Alberto Oliveira Rocha, Jhon Nero Vaz Goulart, Tiago de Melo, Liércio André Isoldi, Elizaldo Domingues dos Santos

Resumo


O presente estudo consiste na avaliação numérica de um arranjo formado por
quatro cilindros submetidos a um escoamento transiente, bidimensional,
incompressível, laminar e com convecção forçada. A avaliação geométrica é realizada através do método Design Construtal. O problema possui uma restrição dada pela soma da área dos cilindros e três graus de liberdade: ST1/D (razão entre o passo transversal dos cilindros frontais e o diâmetro dos cilindros), ST2/D (razão entre o passo transversal dos cilindros posteriores e o diâmetro dos cilindros) e SL/D (razão entre o passo longitudinal dos cilindros frontais e posteriores e o diâmetro dos cilindros). Para todas as simulações são considerados números de Reynolds e Prandtl constantes, ReD = 100 e Pr = 0.71. As equações de conservação de massa, quantidade de movimento e energia são resolvidas através do Método dos Volumes Finitos (FVM). O principal objetivo é avaliar o efeito dos graus de liberdade sobre o coeficiente de
arrasto (C D) e o número de Nusselt (NuD) entre os cilindros e o escoamento
circundante, assim como, os valores ótimos de ST2/D para três razões de ST1/D = 1.5, 3.0 e 4.0 , sendo estes resultados obtidos para a razão SL/D = 1.5 e 4.0. Os resultados mostraram que a alteração da razão ST1/D e ST2/D possui grande influência sobre os coeficientes de arrasto e número de Nusselt do arranjo formado pelos quatro cilindros.

Keywords: Design Construtal, convecção forçada, arranjo quatro cilindros,
escoamento externo, estudo numérico.


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