Resumen de Simulación numérica de la convección mixta en un canal vertical aletado

Isabel Virginia Hernández Gutiérrez, J. G. Barbosa Saldaña, Claudia del Carmen Gutiérrez Torres, José Alfredo Jiménez Bernal, Luis Alfonso Moreno Pacheco

• español

  La simulación numérica para flujo de aire con transferencia de calor por convección a través de un canal vertical con cuatro aletas en estado permanente y régimen laminar en dos dimensiones se realizó mediante un código numérico desarrollado en la plataforma MATLAB® y los resultados se presentan en este trabajo. Una combinación de la técnica de discretización de los volúmenes finitos, el algoritmo SIMPLE y un esquema de ley de potencias para definir la ecuación de convección-difusión en la interface de cada volumen de control se implementaron para encontrar los campos de velocidad y presión, así como la distribución de temperatura dentro del dominio computacional propuesto. El análisis de flujo y transferencia de calor se dio para números de Reynolds de 50, 100 y 150; y gradientes de temperaturas entre la pared más caliente y la temperatura del flujo a la entrada de 50K y 70K. Combinaciones que permitieron tener números de Richardson de 0.46, 1.04 y 4.16 que corresponden a regímenes de convección forzada, natural y mixta, respectivamente para un Pr=0.72. Los resultados que aquí se presentan son las distribuciones de velocidad y temperatura, las estructuras de flujo y la caracterización de las zonas de recirculación adyacentes a las aletas. Finalmente se muestran las gráficas del número de Nusselt local y la temperatura promedio a través del canal. El número de Nusselt y las zonas de recirculación, crecen con el incremento del número de Reynolds.

• English

  A numerical simulation for mixed convective airflow through a vertical finned channel was carried out by means of a MATLAB® code. Steady state and two dimensional conditions are considered for solving the problem. The discretization technique used was finite volume and the SIMPLE (Semi-Implicit Pressure Linked Equations) algorithm was used to link the pressure and velocity fields inside the computational domain. The simulation was carried out for Re = 50, 100 and 150. The heat transfer problem was solved for a temperature difference between the hot wall and the fluid temperature at the entrance of 50K and 70K. These combinations resulted on Richardson of 0.46, 1.04 and 4.16 corresponding to forced, mixed and natural convection, respectively. As a result, the fluid flow structures, the flow velocity and temperature fields as well as the recirculation zones adjacent to the fines are shown. Local Nusselt number and bulk temperature through the channel are presented. The Nusselt number and the recirculation zones increase when the Reynolds number is augmented.