Estudo da Transferência de Calor por Convecção Natural em Dissipadores Usando OpenFOAM.

Abstract

Dissipadores de calor são dispositivos utilizados em diversos equipamentos, principalmente eletrônicos, para que seja maximizada a transferência de calor. Devido à exigência de maior compactação desses equipamentos e do aumento da sua potência, surge a necessidade do desenvolvimento de novos dissipadores que atendam estas demandas. Neste trabalho estudou-se numericamente a transferência de calor por convecção natural, em regime transiente e permanente, em dissipadores, orientados horizontalmente, com aletas planas e retangulares. Para isso foi utilizado o software de CFD (Computational Fluid Dynamics) livre e de código aberto chamado OpenFOAM (Open Field Operation and Manipulation) para resolver as equações, em três dimensões, de conservação da massa, quantidade de movimento e energia. Foi utilizado o método de volumes finitos para a discretização das equações governantes e o algoritmo de solução PIMPLE, uma combinação dos algoritmos PISO (Pressure Implicit with Splitting of Operators) e SIMPLE (Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations). Foram obtidos, numericamente, os campos de temperatura, velocidade e vorticidade. Os resultados de temperatura, obtidos por sondas numéricas, foram comparados com resultados experimentais e analíticos. O valor do coeficiente médio de transferência de calor por convecção natural, obtido numericamente, foi comparado com os valores experimentais e com os valores obtidos a partir de uma correlação empírica da literatura e apresentaram boa concordância, com diferenças médias menores que 9%.