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

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.