Estudio numérico de la convección natural de un fluido de ley de potencia en una cavidad cuadrada equipada con una aleta en forma de T uniformemente calentada
Autores: Bilal, Sardar; Khan, Noor Zeb; Shah, Imtiaz Ali; Awrejcewicz, Jan; Akgül, Ali; Riaz, Muhammad Bilal
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Estudio numérico de la convección natural de un fluido de ley de potencia en una cavidad cuadrada equipada con una aleta en forma de T uniformemente calentada
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Flujo de líquido
Recinto
Transferencia de calor
Convectivo
Ley de potencia
Características térmicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
El flujo de un líquido en un recinto con transferencia de calor ha atraído una atención especial de los investigadores debido a las abundantes aplicaciones de ingeniería térmica. Por lo tanto, el objetivo de la presente comunicación es explorar las características térmicas del flujo de líquido de ley de potencia natural convectivo en un recinto cuadrado enraizado con una aleta en forma de T. La formulación del problema se realiza en forma de expresiones diferenciales parciales incorporando la relación reológica del fluido de ley de potencia. La pared inferior del recinto junto con la aleta se calienta uniformemente y las paredes verticales se prescriben con temperatura fría. Para una transferencia de calor efectiva dentro de la cavidad, se considera que el límite superior está térmicamente aislado. Se utiliza un software comercial basado en elementos finitos conocido como COMSOL para simulaciones y discretización de ecuaciones diferenciales y se ejecuta incorporando una formulación débil. La discretización del dominio se realiza dividiéndolo en elementos triangulares y rectangulares en diferentes niveles de refinamiento. Se realiza una prueba de independencia de la malla para cantidades de interés de ingeniería como los números de Nusselt local y promedio para lograr precisión y validez en los resultados. La variación en las distribuciones de momento y temperatura contra parámetros pertinentes se analiza a través de líneas de corriente y mapas de contorno isotérmico. La medición del coeficiente de flujo de calor junto con el cálculo de la energía cinética contra los parámetros involucrados se muestra a través de gráficos y tablas. Después de la visión general exhaustiva de los resultados obtenidos, se deduce que la energía cinética aumenta con el aumento del número de Rayleigh, mientras que el comportamiento contrario se encapsula en relación con el índice de ley de potencia. El aumento en el número de Nusselt para el caso de adelgazamiento por corte se adhiere en comparación con los casos newtoniano y de engrosamiento por corte. Se percibe que con el aumento del índice de ley de potencia, las zonas de viscosidad y circulación aumentan. El calor se transfiere rápidamente contra el número de Rayleigh (Ra) debido a la producción de diferencia de temperatura en el dominio de flujo.
Descripción
El flujo de un líquido en un recinto con transferencia de calor ha atraído una atención especial de los investigadores debido a las abundantes aplicaciones de ingeniería térmica. Por lo tanto, el objetivo de la presente comunicación es explorar las características térmicas del flujo de líquido de ley de potencia natural convectivo en un recinto cuadrado enraizado con una aleta en forma de T. La formulación del problema se realiza en forma de expresiones diferenciales parciales incorporando la relación reológica del fluido de ley de potencia. La pared inferior del recinto junto con la aleta se calienta uniformemente y las paredes verticales se prescriben con temperatura fría. Para una transferencia de calor efectiva dentro de la cavidad, se considera que el límite superior está térmicamente aislado. Se utiliza un software comercial basado en elementos finitos conocido como COMSOL para simulaciones y discretización de ecuaciones diferenciales y se ejecuta incorporando una formulación débil. La discretización del dominio se realiza dividiéndolo en elementos triangulares y rectangulares en diferentes niveles de refinamiento. Se realiza una prueba de independencia de la malla para cantidades de interés de ingeniería como los números de Nusselt local y promedio para lograr precisión y validez en los resultados. La variación en las distribuciones de momento y temperatura contra parámetros pertinentes se analiza a través de líneas de corriente y mapas de contorno isotérmico. La medición del coeficiente de flujo de calor junto con el cálculo de la energía cinética contra los parámetros involucrados se muestra a través de gráficos y tablas. Después de la visión general exhaustiva de los resultados obtenidos, se deduce que la energía cinética aumenta con el aumento del número de Rayleigh, mientras que el comportamiento contrario se encapsula en relación con el índice de ley de potencia. El aumento en el número de Nusselt para el caso de adelgazamiento por corte se adhiere en comparación con los casos newtoniano y de engrosamiento por corte. Se percibe que con el aumento del índice de ley de potencia, las zonas de viscosidad y circulación aumentan. El calor se transfiere rápidamente contra el número de Rayleigh (Ra) debido a la producción de diferencia de temperatura en el dominio de flujo.