DESIGN CONSTRUTAL APLICADO A UM CANAL COM ALETAS SUBMETIDO A CONVECÇÃO FORÇADA
DOI:
https://doi.org/10.26512/ripe.v2i32.14427Abstract
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.
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