Desarrollo de una herramienta numérica para el cálculo de parámetros macroscópicos en medios porosos bidimensionales.

Main Author: Díaz, Leonardo
Format: Tesis
Published: 2012-06-18
Series: http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/343/
Subjects:
Online Access: http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/343/1/D%C3%ADaz.pdf
building BALSEIRO
institution Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (CNEA)
id BALSEIRO--oai:ricabib.cab.cnea.gov.ar:343
author Díaz, Leonardo
spellingShingle Díaz, Leonardo
MECÁNICA
HEAT TRANSFER
TRANSFERENCIA DE CALOR
POROUS MEDIA
MEDIOS POROSOS
MACROSCOPIC MODEL
MODELO MACROSCÓPICO
Desarrollo de una herramienta numérica para el cálculo de parámetros macroscópicos en medios porosos bidimensionales.
Parámetros macroscópicos tales como el coeficiente de transferencia de calor por convección (h_sf) para flujos a través de obstáculos, resultan de gran interés en la industria debido a que son necesarios para describir la transferencia de energía a una escala macroscópica del problema (considere por ejemplo núcleos de transformadores de potencia, intercambiadores de calor o núcleos de reactores nucleares). En este est udio se realizan simulaciones numéricas bidimensionales de flujos incompresibles con transporte de un escalar pasivo (temperatura) a través de obstáculos simples, con el fin de calcular dicho parámetro. Para ello se desarrolla una herramienta numérica que permite calcular el coeficiente mencionado a partir de los resultados que se obtienen de una simulación a nivel microscópico en celdas representativas (REV). La herramienta se implementó utilizando la técnica de volumen de control finito y, acoplada a un código que resuelve las ecuaciones de Navier-Stokes, permitió resolver numéricamente la ecuación de transporte para la temperatura para diferentes geometrías y condiciones de contorno. El código fue extensivamente validado mediante la simulación de flujos que se encuentran documentados en la literatura. Se simularon diferentes números de Reynolds (0.01<Re<100), Peclet (0.01 <Pe< l00), y condiciones de contorno térmicas definidas por temperatura constante y flujo de calor uniforme en las paredes, para obtener la dependencia del parámetro macroscópico como función de los números adimensionales del problema. Los resultados mostraron una fuerte dependencia del coeficiente interfacial con la porosidad, siendo éste mayor a medida que la porosidad disminuye. El problema se resolvió en un dominio compuesto por varios REV's repetidos permitiendo el desarrollo espacial de las variables involucradas. Adicionalmente se estudió el efecto que tiene la elección del REV y se observó que la elección afecta significativamente el valor del h_sf a medida que el Pe disminuye. Debido a este efecto se propone entonces un método alternativo para el cálculo de dicho parámetro en el caso disponer resultados para más de un REV. Resulta satisfactoria la comparación entre el modelo unidimensional y el promedio de la temperatura microscópica lograda con el método propuesto.
http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/343/
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contents Parámetros macroscópicos tales como el coeficiente de transferencia de calor por convección (h_sf) para flujos a través de obstáculos, resultan de gran interés en la industria debido a que son necesarios para describir la transferencia de energía a una escala macroscópica del problema (considere por ejemplo núcleos de transformadores de potencia, intercambiadores de calor o núcleos de reactores nucleares). En este est udio se realizan simulaciones numéricas bidimensionales de flujos incompresibles con transporte de un escalar pasivo (temperatura) a través de obstáculos simples, con el fin de calcular dicho parámetro. Para ello se desarrolla una herramienta numérica que permite calcular el coeficiente mencionado a partir de los resultados que se obtienen de una simulación a nivel microscópico en celdas representativas (REV). La herramienta se implementó utilizando la técnica de volumen de control finito y, acoplada a un código que resuelve las ecuaciones de Navier-Stokes, permitió resolver numéricamente la ecuación de transporte para la temperatura para diferentes geometrías y condiciones de contorno. El código fue extensivamente validado mediante la simulación de flujos que se encuentran documentados en la literatura. Se simularon diferentes números de Reynolds (0.01<Re<100), Peclet (0.01 <Pe< l00), y condiciones de contorno térmicas definidas por temperatura constante y flujo de calor uniforme en las paredes, para obtener la dependencia del parámetro macroscópico como función de los números adimensionales del problema. Los resultados mostraron una fuerte dependencia del coeficiente interfacial con la porosidad, siendo éste mayor a medida que la porosidad disminuye. El problema se resolvió en un dominio compuesto por varios REV's repetidos permitiendo el desarrollo espacial de las variables involucradas. Adicionalmente se estudió el efecto que tiene la elección del REV y se observó que la elección afecta significativamente el valor del h_sf a medida que el Pe disminuye. Debido a este efecto se propone entonces un método alternativo para el cálculo de dicho parámetro en el caso disponer resultados para más de un REV. Resulta satisfactoria la comparación entre el modelo unidimensional y el promedio de la temperatura microscópica lograda con el método propuesto.
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format Tesis
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publishDate 2012-06-18
last_indexed 2021-06-05T22:27:05Z
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