DESIGN CONSTRUTAL APLICADO A UM CANAL COM ALETAS SUBMETIDO A CONVECÇÃO FORÇADA

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

Resumo


O propósito deste trabalho é apresentar um estudo numérico de um canal
bidimensional com duas aletas retangulares submetido a um escoamento no regime laminar com transferência de calor por convecção forçada avaliando a geometria das aletas através do método Design Construtal. Os objetivos principais são maximizar a taxa de transferência de calor e ao mesmo tempo minimizar a diferença de pressões entre a entrada e saída do canal para diferentes dimensões das duas aletas do canal, considerando os mesmos números de Reynolds (ReH= 100) e Prandtl (Pr = 0,71). O problema é submetido a três restrições dadas pelas áreas do canal, aletas e área máxima de ocupação de cada aleta. O sistema ainda possui três graus de liberdade dados pela razão entre altura e comprimento do canal, que é mantida fixa H/L = 0,0625, a razão entre altura e comprimento da aleta frontal (H3/L3) situada na superfície inferior do canal e a razão entre altura e comprimento da aleta
posterior (H4/L4) localizada na superfície superior do canal. Os dois últimos graus de liberdade foram variados neste estudo. Para a abordagem numérica do problema, as equações de conservação de massa, quantidade de movimento e energia são resolvidas com o método dos volumes finitos (MVF). Os resultados mostraram que uma razão de H4/L4 igual a 3,0 é a que melhor atende ao multi-objetivo proposto. Também foi observado que razões de H4/L4 mais próximas de 0,25 tem melhor desempenho fluidodinâmico, sendo a razão entre o melhor e o pior caso fluidodinâmico igual a 28,79, enquanto que razões de H4/L4 próximas à 4.0 tem melhor desempenho térmico, com desempenho 60,62% superior comparado ao pior caso.

Palavras-chave: Design Construtal, convecção forçada, escoamento em canais, aletas retangulares, estudo numérico.


Texto completo:

PDF

Apontamentos

  • Não há apontamentos.