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Flujo Turbulento y Transferencia de Calor en un Canal con dos Obstáculos Alineados AXIALMENTE

EXAMEN DE GRADO 1 /20. Flujo Turbulento y Transferencia de Calor en un Canal con dos Obstáculos Alineados AXIALMENTE.

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Flujo Turbulento y Transferencia de Calor en un Canal con dos Obstáculos Alineados AXIALMENTE

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Presentation Transcript

  1. EXAMEN DE GRADO 1 /20 . Flujo Turbulento y Transferencia de Calor en un Canal con dos Obstáculos Alineados AXIALMENTE Universidad de ChileFacultad de Ciencias Físicas y MatemáticasDepartamento Ingeniería Mecánica Jaime A. Alvarez Marín. Profesor Guía : Sr. Alvaro Valencia M. Profesor Co-Guía : Sr. Ramón Frederick Profesor Integrante: Sr. Juan Carlos Elicer.

  2. EXAMEN DE GRADO 2/20 Presentación del Problema c = d • ReH = 10000 • Gc Variable Flujo de Aire Tp = 2Too > 0C

  3. EXAMEN DE GRADO 3/20 Objetivos: • General Realizar la Simulación Numérica Bidimensional de un Flujo Turbulento al Interior de un Canal con dos Barras Alineadas • Específicos: • Estudiar el Efecto de la Separación Entre los Obstáculos Sobre los Parámetros del Flujo Turbulento. • Estimar la Transferencia de Calor y la Pérdida de Carga al Interior del Canal.

  4. EXAMEN DE GRADO 4/20 Metodología Utilizada • Se Revisó y Analizó la Literatura. • Se Estudió el Modelo k-. • Se Modificó un Programa Numérico Existente, Basado en el Método de los Volúmenes de Control. • Se Desarrolló un Programa para la Evaluación de Resultados. • Se Definieron los Casos que se han Estudiados. • Se Definió la Malla y el Espacio Tiempo. • Se Validó el Método Utilizado Comparando con la Literatura • Se Ejecutó el Programa Numérico Modificado • Se Analizaron los Resultados.

  5. EXAMEN DE GRADO 5/20 Modelo k-e • Ecuaciones de Balance (masa, momentum y energía) • Descomposición de Reynolds • Modelo k-:

  6. EXAMEN DE GRADO 6/20 Definición de la Geometría y los Casos • Mejor desempeño para d=0.152H, Valencia (1999) • Mejor desempeño para Gc=10d, Tsia y Hwang (1998) • Desprendimiento de vórtices a partir de Gc=2,27d, Tatsutani et al. (1992) • A 10d de la Entrada del Canal, Bosch y Rodi (1996) • Casos: Canal sin Obstáculos, Gc=0d, Gc=10d, Gc=8.875d, Gc=7.75d, Gc=6.665d, Gc=5.5d.

  7. EXAMEN DE GRADO 7/20 Definición de la Malla Se escogió una malla de 625x125 volúmenes de control, ya que: • Se estudió la dependencia de los resultados con la malla para C S/O y Gc=0d, para cinco mallas distintas • Para C S/O, se cometen errores menores que 1% en todos los parámetros, entre la malla más fina y la malla escogida • Para Gc=0d, errores menores que 2.7% e incremento en el tiempo Computacional en más de 96%, entre la malla más fina y la escogida

  8. EXAMEN DE GRADO 8/20 Validación del Método • Se simuló un caso similar al reportado por Nakagawa et al. (1999) con la malla 625x125. • Geometría Nakagawa et al. (1999): L=10H; A=0.6H; d=0.2H; Re=15000; Flujo de calor cte. en la pared • Geometría Caso Simulado: L=5H; A=0.6H; d=0.2H; Re=15000; Flujo de calor cte. en la pared

  9. EXAMEN DE GRADO 9/20 Resultados Campo de K (energía cinética turbulenta), en cuatro cuartos de un periodo de desprendimiento de vórtices

  10. EXAMEN DE GRADO 10/20 Resultados Campo de K (energía cinética turbulenta), en cuatro cuartos de un periodo de desprendimiento de vórtices t/T=1/4 t/T=2/4 t/T=1/4 t/T=2/4 t/T=3/4 t/T=4/4

  11. EXAMEN DE GRADO 11/20 Resultados Campo de velocidades, en t/T=1/4

  12. EXAMEN DE GRADO 12/20 Resultados Promedio Temporal de la Velocidad Horizontal (U) Sobre el Eje de Simetría del Canal.

  13. EXAMEN DE GRADO 13/20 Resultados Coeficiente de Fricción (Cf) alrededor del segundo obstáculo.

  14. EXAMEN DE GRADO 14/20 Resultados Coeficiente de Fricción (Cf) Local a lo Largo de la Pared Inferior.

  15. EXAMEN DE GRADO 15/20 Resultados Número de Nusselt (Nu) local a lo largo de la pared inferior.

  16. EXAMEN DE GRADO 16/20 Resultados Coeficiente de arrastre(Cd) sobre los obstáculos.

  17. EXAMEN DE GRADO 17/20 Resultados Amplitud del Coeficiente de sustentación (ACl) sobre los obstáculos.

  18. EXAMEN DE GRADO 18/20 Resultados Aumento del Factor de fricción (f) respecto del factor de fricción (fo) del canal sin obstáculos.

  19. EXAMEN DE GRADO 19/20 Resultados Aumento del Número de Nusselt (Nu) respecto del Número de Nusselt (Nuo) del canal sin obstáculos.

  20. EXAMEN DE GRADO 20/20 Conclusiones • El segundo obstáculo actúa como amplificador de los vórtices desprendidos desde el primer obstáculo. • El largo de la zona de recirculación del segundo obstáculo es menor que la del primero y es creciente con Gc. • El coeficiente de fricción sobre las paredes crece linealmente con Gc. • El coeficiente de arrastre y la amplitud del coeficiente de sustentación sobre el primer obstáculo no dependen de Gc. • El coeficiente de arrastre y la amplitud del coeficiente de sustentación sobre el segundo obstáculo son crecientes con Gc. • El factor de fricción es creciente con Gc • El número de Nusselt presenta un máximo dentro del rango de Gc estudiado • La presencia de un obstáculo perturba el flujo 4d aguas arriba

  21. INFORME DE AVANCE ME-69F Estudio del Flujo Turbulento y la Transferencia de Calor, en un Canal con dos Obstáculos Alineados Horizontalmente de Separación Variable Universidad de ChileFacultad de Ciencias Físicas y MatemáticasDepartamento Ingeniería Mecánica Jaime A. Alvarez Marín. Profesor Guía : Sr. Alvaro Valencia M. Profesor Co-Guía : Sr. Ramón Frederick

  22. INFORME FINAL ME-69F Resultados Parámetros Globales promedio

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