Análisis numérico tridimensional de la convección forzada para un flujo laminar sobre un escalón al frente

J.G. Barbosa-Saldaña, J.A. Jiménez-Bernal, C. del C. Gutiérrez-Torres, P. Quinto-Diez

Resumen


SE DESARROLLA UN CÓDIGO NUMÉRICO BASADO EN LA TÉCNICA DE LOS VOLÚMENES FINITOS PARA SIMULAR LAS ESTRUCTURAS DE FLUJO Y LA TRANSFERENCIA DE CALOR EN UN DUCTO HORIZONTAL QUE ENCIERRA UN ESCALÓN. EL CAMPO DE VELOCIDADES Y LA DISTRIBUCIÓN DEL CAMPO DE PRESIÓN SE RELACIONAN NUMÉRICAMENTE POR MEDIO DEL ALGORITMO SIMPLE. LAS DIMENSIONES DEL DUCTO SE FIJAN EN FUNCIÓN DE LA ALTURA DEL ESCALÓN, DE TAL FORMA QUE LA RELACIÓN DE ASPECTO Y LA RELACIÓN DE EXPANSIÓN SON IGUAL A CUATRO Y DOS, RESPECTIVAMENTE. LA LONGITUD DEL DUCTO EN LA DIRECCIÓN PRINCIPAL DEL FLUJO ES DE SESENTA VECES LA ALTURA DEL ESCALÓN, MIENTRAS QUE ÉSTE SE COLOCA A UNA DISTANCIA DE VEINTE VECES LA ALTURA DEL MISMO, A PARTIR DE LA ENTRADA. LAS CONDICIONES DE FLUJO A LA ENTRADA CORRESPONDEN A LAS DE UN FLUJO COMPLETAMENTE DESARROLLADO A UNA TEMPERATURA CONSTANTET0. LAS CONDICIONES DE CALENTAMIENTO SE ESTABLECEN CONSIDERANDO QUE LA PARED INFERIOR ESTÁ A UNA TEMPERATURA CONSTANTE TW, DE TAL FORMA QUE TW>T0, MIENTRAS QUE LAS PAREDES RESTANTES SE CONSIDERAN ADIABÁTICAS. EN ESTE TRABAJO SE PRESENTAN RESULTADOS DE LA POSICIÓN Y TAMAÑO DE LAS ZONAS DE RECIRCULACIÓN, ASÍ COMO DE LAS ESTRUCTURAS DE FLUJO Y TEMPERATURAS PARA DIFERENTES PLANOS DENTRO DEL DOMINIO COMPUTACIONAL PARA TRES DIFERENTES REGÍMENES DE REYNODLS.

Palabras clave


convección forzada; flujo laminar; escalón al frente; volúmenes finitos; SIMPLE; análisis numérico

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