Análise da convecção natural no escoamento laminar em cavidades parcialmente preenchidas com meios porosos utilizando transformadas integrais

QUARESMA, Sil Franciley dos Santos

Tese

Análise da convecção natural no escoamento laminar em cavidades parcialmente preenchidas com meios porosos utilizando transformadas integrais

A numerical study is performed to analyze the natural convection in a vertical rectangular enclosure that is partially filled with a porous medium, by the Generalized Integral Transform Technique (GITT). The first studies concerning flow transient in a channel partially filled with porous medium wit...

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Autor principal:	QUARESMA, Sil Franciley dos Santos
Grau:	Tese
Idioma:	por
Publicado em:	Universidade Federal do Pará 2017
Assuntos:	Mecânica dos fluídos Calor Convecção natural Transformadas integrais Meios porosos Transferência de calor Técnica da Transformada Integral Generalizada (GITT) Natural convection Heat and mass transfer Porous medium Darcy-Brinkman-Forehheimer Generalized Integral Transform Technique (GITT) CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS
Acesso em linha:	http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/7599

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spelling	ir-2011-75992022-05-27T16:44:10Z Análise da convecção natural no escoamento laminar em cavidades parcialmente preenchidas com meios porosos utilizando transformadas integrais Analysis of natural convection in laminar flow in cavity enclosure partially filled with a porous media through integral transform method QUARESMA, Sil Franciley dos Santos QUARESMA, João Nazareno Nonato http://lattes.cnpq.br/7826389991864785 MACÊDO, Emanuel Negrão http://lattes.cnpq.br/8718370108324505 Mecânica dos fluídos Calor Convecção natural Transformadas integrais Meios porosos Transferência de calor Técnica da Transformada Integral Generalizada (GITT) Natural convection Heat and mass transfer Porous medium Darcy-Brinkman-Forehheimer Generalized Integral Transform Technique (GITT) CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS A numerical study is performed to analyze the natural convection in a vertical rectangular enclosure that is partially filled with a porous medium, by the Generalized Integral Transform Technique (GITT). The first studies concerning flow transient in a channel partially filled with porous medium without the effect of natural convection in order to understand the technical solution or problems with interfaces. Two different formulations were studied: the two-domain approach and the single-domain approach. Subsequently a numerical study is performed to analyze the steady-state thermal natural convection fluid flow and heat transfer in a vertical rectangular enclosure that is partially filled with a porous medium. The flow is modeled using the Brinkman- Forchheimer extended Darcy and energy conservation equation was used to predict the heat transfer. The mathematical description of the problem is based on a one-domain formulation of the conservation equations. Finally it carried out the study of double diffusive natural convection, also nominated thermosolutal natural convection in partially porous enclosures. The validity of the so-called one-domain approach used in this case compared to existing results in the literature. A particular class of problems dealing with thermal and double diffusive natural convection mechanisms in partially porous enclosures is presented, and it is shown that this configuration exhibits specific features in terms of the heat and mass transfer characteristics. CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Fazendo uso da equação de Darcy e suas correções de Brinkman e Forchheimer foi avaliada a convecção natural em cavidades parcialmente preenchidas com meio poroso, utilizando para isso a técnica da Transformada Integral Generalizada – GITT. No primeiro momento foi analisado o problema do escoamento unidimensional em canal parcialmente preenchido com meio poroso, sem o efeito da convecção natural de forma a entender a metodologia de solução da técnica para problemas com interfaces fluido/poro. Foi usada a equação conhecida como Darcy-Brinkman-Forchheimer para descrever o perfil de velocidade no canal, utilizando-se da Técnica da Transformada Integral Generalizada – GITT para resolver o problema proposto. Na segunda etapa do trabalho utilizou-se da GITT para estudar o problema da convecção natural térmica em cavidade retangular parcialmente preenchida com meio poroso, com paredes laterais diferencialmente aquecidas, utilizando a formulação matemática de Darcy-Brinkman- Forchheimer modificada para descrever o escoamento no meio poroso e no meio fluido, através do uso de um parâmetro binário que ao encontrar-se no meio fluido transforma a equação de Darcy-Brinkman-Forchheimer na equação de Navier-Stokes. A equação da conservação da energia foi utilizada para descrever o perfil de temperatura na cavidade, sendo possível avaliar a influência dos diversos parâmetros que caracterizam esse tipo de problema, como por exemplo, a influência da permeabilidade da camada porosa vii sobre o escoamento global e a transferência de calor global. Por fim foi realizado o estudo da convecção natural termosolutal em uma cavidade retangular parcialmente preenchida com meio poroso, que de forma resumida é a convecção natural derivada dos efeitos térmicos e de massa concorrentes entre si na formação do fluxo, foi utilizada a formulação de Darcy-Brinkman modificada para descrever o escoamento em toda a cavidade, que como já mencionado anteriormente assume a forma da equação de Navier-Stokes quando avaliada em meio totalmente fluido. A equação da conservação da energia foi utilizada para descrever o perfil de temperatura na cavidade e a equação da conservação das espécies foi utilizada para descrever o perfil de concentração. O estudo avalia também a eficiência da GITT em resolver sistemas de equações acopladas, com alto grau de não-linearidade envolvendo interface fluido/poro, foi usada a formulação Darcy-Brinkman-Forchheimer para descrever o perfil de velocidade no canal. 2017-02-07T16:41:02Z 2017-02-07T16:41:02Z 2016-04-15 Tese QUARESMA, Sil Franciley dos Santos. Análise da convecção natural no escoamento laminar em cavidades parcialmente preenchidas com meios porosos utilizando transformadas integrais. Orientador: João Nazareno Nonato Quaresma; Coorientador: Emanuel Negrão Macedo. 2016. 137 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia) – Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2016. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/7599. Acesso em:. http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/7599 por Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Pará Brasil Instituto de Tecnologia UFPA Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia
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description	A numerical study is performed to analyze the natural convection in a vertical rectangular enclosure that is partially filled with a porous medium, by the Generalized Integral Transform Technique (GITT). The first studies concerning flow transient in a channel partially filled with porous medium without the effect of natural convection in order to understand the technical solution or problems with interfaces. Two different formulations were studied: the two-domain approach and the single-domain approach. Subsequently a numerical study is performed to analyze the steady-state thermal natural convection fluid flow and heat transfer in a vertical rectangular enclosure that is partially filled with a porous medium. The flow is modeled using the Brinkman- Forchheimer extended Darcy and energy conservation equation was used to predict the heat transfer. The mathematical description of the problem is based on a one-domain formulation of the conservation equations. Finally it carried out the study of double diffusive natural convection, also nominated thermosolutal natural convection in partially porous enclosures. The validity of the so-called one-domain approach used in this case compared to existing results in the literature. A particular class of problems dealing with thermal and double diffusive natural convection mechanisms in partially porous enclosures is presented, and it is shown that this configuration exhibits specific features in terms of the heat and mass transfer characteristics.
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