Um estudo numérico sobre a transferência de calor na camada limite turbulenta

Abstract

O presente trabalho é um estudo numérico sobre o emprego de analogias entre difusão turbulenta de quantidade de movimento e de calor como metodologia para imposição de condição de contorno de fluxo de calor em escoamentos de camada limite turbulenta. Para validar a metodologia proposta foram selecionados os seguintes casos testes: a) estudo de escoamentos turbulentos sobre placas planas levemente aquecidas e com defasagem entre os inícios das camadas limites térmica e fluidodinâmica, baseado nos estudos de Reynolds et. al (1958) e Taylor et. al (1990); b) estudo de um escoamento turbulento sobre placa plana fortememente aquecida, baseado no trabalho de Ng. (1981); c) análise de um escoamento turbulento gerado por convecção natural devido à presença de uma placa plana vertical aquecida, baseado no trabalho de Nagano et. al (1992); d) estudo do fenômeno da convecção natural turbulenta no interior de uma cavidade, baseado no trabalho experimental de Betts e Bhokari (1996); e) estudo de escoamentos turbulentos sobre placas planas com e sem comprimentos iniciais não aquecidos utilizando condição de fluxo de calor na parede; f) estudo de um escoamento turbulento no interior de um duto cilíndrico com condição de fluxo de calor na parede; g) análise de um escoamento gerado por convecção natural devido a presença de uma placa plana vertical aquecida com condição de fluxo de calor constante; h) estudo de um escoamento turbulento no interior de um canal com a presença de um corpo rombudo de seção quadrada fixo a parede inferior, baseado nos trabalhos de Drain e Martin (1985) e Liou et. al (1992); i) análise de um escoamento turbulento sobre um degrau aquecido com condição de fluxo de calor constante, baseado nos trabalhos de Vogel e Eaton (1985); j) análise qualitativa de um escoamento turbulento térmico em um difusor assimétrico, baseado nos trabalhos de Buice e Eaton (1995); k) análise qualitativa de um escoamento turbulento sobre uma colina aquecida, baseado nos trabalhos de Loureiro et. al (2007). _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The present work is a numerical study on the applicaion of analogies between heat and momentum difusion as a methodology to impose heat flux boundary conditions in turbulent boundary layer flows. In order to validate the proposed methodology the following cases were tested: a) a study of turbulent flows over slightly heated flat plates and with unheated starting lenghts, based on the works of Reynolds et. al (1958) and Taylor et. al (1990); b) a study of a turbulent flow over a strongly heated flat plate, based in the work of Ng. (1981); c) an analysis of a turbulent flow generated by natural convection due to the presence of a vertical heated flat plate, based in the work of Nagano et. al (1992); d) a study of the turbulent natural convection phenomenon inside a tall cavity, based on the experimental work of Betts and Bhokari (1996); e) a study of turbulent flows over flat plates with and without unheated starting lenghts, considering heat flux boundary conditions; f) a study of a turbulent flow inside a cylindrical duct with heat flux boundary condition on the wall; g) an analysis of a turbulent flow generated by natural convection due to the presence of a heated vertical flat plate with heat flux boundary condition; h) a study of a turbulent flow inside a 2D channel with a rib-roughned wall, based on the works of Drain and Martin (1985) and Liou et. al (1992); i) an analysis of a turbulent flow over a thermal backward facing step, based on the works of Vogel and Eaton (1985); j) a qualitative analysis of a turbulent thermal flow in an assymetric plane diffuser, based on the work of Buice and Eaton (1995); k) a qualitative analysis of a turbulent thermal flow in a smooth hill, based on the work of Loureiro et. al (2007).