Otimização geométrica de um arranjo triangular de cilindros submetido a escoamento laminar com convecção forçada
Palavras-chave:
Otimização geométrica, coeficiente de arrasto, número de Nusselt, problema multi-objetivo, Constructal Design.Resumo
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.Downloads
Publicado
2015-02-10
Como Citar
Galarça, M. M., Cardoso, F. R., Razera, A. L., Acunha Jr., I. C., Isoldi, L. A., Porte, A. F., … dos Santos, E. D. (2015). Otimização geométrica de um arranjo triangular de cilindros submetido a escoamento laminar com convecção forçada. Scientia Plena, 11(2). Recuperado de https://www.scientiaplena.org.br/sp/article/view/1724
Edição
Seção
3ª Mostra de Produção Científica e Tecnológica
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