Simulación numérica de la convección mixta en un canal vertical aletado

Isabel Virginia Hernández-Gutiérrez, Juan Gabriel Barbosa-Saldaña, Claudia del Carmen Gutiérrez-Torres, José Alfredo Jiménez-Bernal, Luis Alfonso Moreno-Pacheco

Resumen


La simulación numérica para flujo de aire con transferencia de calor por convección a través de un canal vertical con cuatro aletas en estado permanente y régimen laminar en dos dimensiones se realizó mediante un código numérico desarrollado en la plataforma MATLAB® y los resultados se presentan en este trabajo. Una combinación de la técnica de discretización de los volúmenes finitos, el algoritmo SIMPLE y un esquema de ley de potencias para definir la ecuación de convección-difusión en la interface de cada volumen de control se implementaron para encontrar los campos de velocidad y presión, así como la distribución de temperatura dentro del dominio computacional propuesto. El análisis de flujo y transferencia de calor se dio para números de Reynolds de 50, 100 y 150; y gradientes de temperaturas entre la pared más caliente y la temperatura del fluido a la entrada de 50K y 70K. Combinaciones que permitieron tener números de Richardson de 0.46, 1.04 y 4.16 que corresponden a regímenes de convección forzada, natural y mixta, respectivamente para un Pr=0.72. Los resultados que aquí se presentan son las distribuciones de velocidad y temperatura, las estructuras de flujo y la caracterización de las zonas de recirculación adyacentes a las aletas. Finalmente se muestran las gráficas del número de Nusselt local y la temperatura promedio a través del canal. El nú- mero de Nusselt y las zonas de recirculación, crecen con el incremento del número de Reynolds.

Palabras clave


simulación numérica; canal vertical aletado; flujo laminar, convección mixta; bidimensional

Texto completo:

PDF