Simulação computacional da fusão de PCMs no interior de uma cavidade retangular e de um cilindro horizontal / Computational simulation of melting of PCMs within a rectangular cavity and a horizontal cylinder

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

27/02/2012

RESUMO

O presente trabalho trata do estudo numérico da fusão de materiais de mudança de fase (PCMs-Phase Change Materials) no interior de uma cavidade retangular e de um cilindro horizontal, usando-se de um aquecimento isotérmico na parede de tais geometrias, utilizando-se de um código CFD. Inicialmente o material sólido encontra-se sub-resfriado. O objetivo é verificar a influência do aquecimento no processo de fusão, bem como o efeito do subresfriamento neste. Algumas hipóteses simplificadoras foram assumidas no modelo matemático. As propriedades termofísicas dos PCMs foram consideradas constantes, exceto para a densidade, onde a aproximação de Boussinesq fora utilizada e, para a fusão do gelo, empregou-se a relação proposta por Gebhart e Mollendorf (1977). O problema foi resolvido usando uma formulação matemática baseada no método da entalpia-porosidade, o qual permite o uso de uma grade espacial fixa. As grades computacionais utilizadas foram selecionadas após verificar-se que os resultados não variavam mais com o refinamento. O fluxo total de calor na superfície interna das paredes também fora obtido para os sistemas, bem como perfis de temperatura, linhas de correntes e perfis das frentes de fusão. Correlações para os tempos totais de fusão dos PCMs em função dos números adimensionais de Stefan e Rayleigh também foram apresentados. Os resultados numéricos foram comparados a resultados experimentais disponíveis na literatura, apresentando boa concordância.

ASSUNTO(S)

calor - convecção natural análise numérica calor - transmissão heat numerical analysis heat

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