Estudo numérico da transferência de calor conjugada em canais com aletas inclinadas para baixo número de Reynolds

Leandro H. Perão¹; Miguel Vaz Jr.¹; Paulo S. B. Zdanski¹

¹ Universidade do Estado de Santa Catarina

doi:10.20906/CPS/CON-2016-0226

Resumo

A transferência de calor conjugada de um fluido Newtoniano em um canal horizontal, bidimensional e aletado é numericamente avaliada por meio de simulação computacional. O escoamento é considerado laminar em regime permanente. As aletas e as paredes do canal (com uma espessura definida) são condutoras de calor e interagem com o escoamento do fluido através de troca de calor convectiva. O problema é modelado de forma conjugada, sendo integrada a solução dos problemas de condução de calor no sólido e transferência de calor no fluido. As aletas são dispostas equidistantes em ambas as paredes do canal ao longo da direção do escoamento segundo um arranjo alinhado ou desalinhado. Adicionalmente, as aletas formam um ângulo conhecido com as paredes do canal, compreendido entre os valores de 0° (canal liso sem aletas) e 90° (disposição clássica). O fluido escoa a partir de um perfil de velocidade e temperatura constantes na entrada do canal. A razão de bloqueio do escoamento, devido à presença das aletas inclinadas, varia de 0 a 0,4. Uma razão de aspecto igual a 2 foi utilizada para relacionar o espaçamento entre aletas com o diâmetro do canal. As simulações numéricas foram conduzidas utilizando o código comercial CFX®, que resolve as equações de transporte (massa, momento e energia) utilizando o método dos volumes finitos baseado em elementos. A influência da presença das aletas é avaliada quanto aos efeitos na transferência de calor e quanto ao desgaste energético.

Palavras-chave: Transferência de calor conjugada; canais aletados