Convecςão Natural na Camada-Limite Laminar em um Canal Retangular Vertical com Aquecimiento Discreto: Problema Fluidodinâmico

Abstract

Neste trabalho foi realizada uma análise numérica da fluidodinâmica na camada-limite laminar da transferência de calor por convecção natural em um canal vertical horizontal com aquecimento discreto. Este problema está associado ao resfriamento por convecção natural de um aquecedor 3D isotérmico rente à superfície de uma placa de circuito impresso. As equações governantes com suas condições de contorno foram resolvidas numericamente pelo Método dos Volumes de Controle, dentro de um domínio único através de um procedimento acoplado, utilizando o software ANSYS/FluentTM 14.5. O algoritmo SIMPLE (Semi-Implict Method for Pressure Linked Equations) foi utilizado para tratar do acoplamento pressão-velocidade. A discretização dos termos difusivo-convectivos foi realizada por meio do esquema Upwind de Primeira Ordem. Devido às nãolinearidades na equação do momentum, as componentes de velocidade e correção de pressão foram sub-relaxadas para garantir estabilidade e convergência. Após um estudo de refinamento de grade computacional, os resultados numéricos foram obtidos com uma grade 3D não-uniforme contendo aproximadamente 950.000 volumes de controle. Esta grade computacional foi mais concentrada nas regiões próximas às interfaces sólido-fluido devido aos maiores gradientes das variáveis primitivas nestas regiões. As propriedades termofísicas do fluido e dos sólidos foram consideradas constantes, obtidas da biblioteca do software Engineering Equation SolverTM (EESTM). Os resultados numéricos foram obtidos para números de Rayleigh na faixa de 106 considerando o ar como o meio fluido extenso e quiescente. Os parâmetros fluidodinâmicos de interesse, perfis de velocidade e espessura da camadalimite foram apresentados.