Solução híbrida analítico-numérica para problemas térmicos em dutos de setores circulares

• THIAGO ANTONINI ALVES ^[1] ; RICARDO ALAN VERDÚ RAMOS ^[2] ; CASSIO ROBERTO MACEDO MAIA ^[2]
  1. [1] Universidade Tecnológica Federal do Paraná

     Universidade Tecnológica Federal do Paraná

     Brasil

     
  2. [2] Universidade Estadual Paulista - Unesp/Ilha Solteira Faculdade de Engenharia, Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
• Localización: Revista iberoamericana de ingeniería mecánica, ISSN 1137-2729, Vol. 23, Nº 2, 2019, págs. 79-88
• Idioma: portugués
• Títulos paralelos:
  • Hybrid analytical-numerical solution for thermal problems inside circular sector ducts
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  • English

    – In this work, the forced convection heat transfer was calculated for hydrodynamically fully developed and thermally non-developed Newtonian laminar flow with uniform temperature entrance profile inside circular sector ducts under boundary condition of constant surface temperature (Dirichlet condition). In order to facilitate the analytical treatment and the application of the boundary conditions, a Conformal Transform was employed to change the domain into a more suitable coordinate system. Thereafter, Generalized Integral Transform Technique – GITT was applied on the energy equation to obtain the temperature field. Numerical results were obtained for bulk mean temperature, local and average Nusselt number, and thermal entry length considering several geometric configurations. These results were compared, as much as possible, to those available in the literature and they presented a good agreement.

  • português

    No presente trabalho, a transferência de calor por convecção forçada foi calculada para o escoamento laminar fluidodinamicamente desenvolvido e termicamente em desenvolvimento de fluidos Newtonianos com perfil de temperatura de entrada uniforme no interior de dutos de setores circulares submetidos a condições de contorno de temperatura de parede constante (condição de Dirichlet). Para facilitar o tratamento analítico e a aplicação de condições de contorno em problemas com essa geometria, uma Transformação Conforme foi empregada visando efetuar uma mudança de coordenadas apropriada e, então, a equação da energia resultante foi resolvida através do emprego da Técnica da Transformada Integral Generalizada – TTIG sobre ela. O perfil da temperatura média de mistura, o desenvolvimento dos números de Nusselt local e médio e o comprimento de entrada térmica foram, então, determinados para diferentes configurações geométricas dos dutos. Estes resultados foram comparados, quando possível, com aqueles disponíveis na literatura e apresentaram uma boa concordância.