Estudo Numérico do Problema Conjugado de Convecção Mista em Duto Contendo Fontes Condutoras e Geradoras de Energia Interna.

Abstract

Apresenta-se um estudo numérico do problema conjugado de transferência de calor por convecção mista e condução em um duto contendo fontes condutoras e geradoras de energia interna. A convecção mista ocorre no domínio de um fluido (ar) e condução de calor com geração interna de energia no domínio sólido. Este assunto é de grande interesse na área de engenharia, principalmente em aplicações envolvendoo resfriamento de componentes eletrônicos, os quais operam atualmente com altas taxas de transferência de calor. O caso estudado consiste de um duto retangular contendo três corpos considerados fontes condutoras e com geração homogênea de energia, posicionados na parede inferior. Utiliza-se o método de elementos finitos para a solução das equações de conservação em termos da função corrente, temperatura e vorticidade. A análise considera o escoamento bidimensional, em regime transitório e permanente. São determinadas as distribuições de temperaturas no fluido e no sólido, as velocidades do fluido, as taxas de calor transferidas entre o sólido e o fluido e as temperaturas médias e máximas nos corpos sólidos. O número de Nusselt médio é calculado em função dos parâmetros adimensionais número de Grashof na faixa de 0 a 10 6, número de Prandtl fixado em 0,7, número de Reynol ds na faixa de 10 a 1000 e razão de difusividades na faixa de 3 a 100. Verifica-se a influência da variação das alturas adimensionais Hc dos corpos com valores 0,075; 0,100 e 0,150 e dos ângulos de inclinação do duto 0°, 45° e 90°, nos resultados.