Investigação da transferência de calor em cilindros aquecidos utilizando a dinâmica dos fluidos computacional / Heat transfer investigation in heated cylinders using computational fluid dynamics

Abstract

Diversos dispositivos presentes na indústria utilizam cilindros aquecidos, onde por meio destes ocorre a troca de calor. O escoamento através desta geometria vem sendo investigado para melhor compreender suas características, no entanto o modelo matemático que descreve o comportamento do escoamento é complexo e na maioria das vezes dados experimentais são a principal fonte de informação. Entretanto, atualmente é possível realizar a predição de tal fenômeno através da ciência conhecida como dinâmica dos fluidos computacional (DFC). Visto isto, o presente trabalho tem como objetivo investigar as características do escoamento ao redor de cilindros aquecidos por meio desta técnica e examinar os resultados obtidos com dados disponíveis na literatura. Para isto, empregou-se diferentes softwares livres, o Gmsh foi utilizado na construção da geometria e malha, o OpenFoam para a solução numérica das equações que descrevem tal fenômeno, o Gnuplot no acompanhamento do resíduo e de parâmetros de interesse, e finalmente o ParaView na visualização do escoamento. Através da simulação observou-se as particularidades transientes do escoamento, visualizando o desprendimento de vórtices e a formação da esteira de von Kármán, no qual este evento foi responsável por induzir oscilações nos coeficientes de arrasto e sustentação. Desta forma, as simulações concordaram com as características previstas na literatura. Tendo em vista estes aspectos, foi possível concluir que a autenticidade da metodologia empregada no presente estudo, através dos softwares mencionados, foi comprovada.