Análisis de mezcla térmica y generación de entropía durante flujos de convección natural en un anillo excéntrico arbitrario
Autores: Singh, Satyvir; Sengupta, Bidesh; Rana, Seetu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Análisis de mezcla térmica y generación de entropía durante flujos de convección natural en un anillo excéntrico arbitrario
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Análisis matemático
Palabras clave
Mezcla térmica
Generación de entropía
Flujo de convección natural
Anillo excéntrico
Investigación computacional
Agua salada
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
El presente estudio presenta una investigación computacional sobre la mezcla térmica junto con la generación de entropía a lo largo del flujo de convección natural dentro de un anillo excéntrico arbitrario. El agua salada se llena dentro del anillo excéntrico, en el que los cilindros exterior e interior tienen temperaturas constantes. La aproximación de Boussinesq se utiliza para desarrollar las ecuaciones de gobierno para el flujo de convección natural, que luego se resuelven en una malla cuadrilátera estructurada utilizando el paquete de software OpenFOAM (FOAM-Extend 4.0). Las simulaciones computacionales se realizan para números de Rayleigh (-), excentricidad (), posiciones angulares () y número de Prandtl (, agua salada). Los resultados computacionales se visualizan en términos de líneas de corriente, isotermas y generación de entropía causada por fricción del fluido y transferencia de calor. Además, se proporciona un examen detallado de las variaciones en los números de Nusselt promedio y locales, intensidad de circulación con excentricidades y posiciones angulares. Se muestra que el estado óptimo de transferencia de calor está influenciado por la excentricidad, posiciones angulares, fuentes de temperatura uniforme y estado de Boussinesq. Además, la tasa de mezcla térmica y la producción total de entropía aumentan a medida que aumenta. Se encuentra que, en comparación con un anillo concéntrico, un anillo excéntrico tiene una tasa más alta de mezcla térmica y generación de entropía. Los hallazgos muestran qué configuraciones y tipos de anillos excéntricos son ideales y podrían utilizarse en cualquier actividad de procesamiento térmico donde esté involucrado un fluido salino ().
Descripción
El presente estudio presenta una investigación computacional sobre la mezcla térmica junto con la generación de entropía a lo largo del flujo de convección natural dentro de un anillo excéntrico arbitrario. El agua salada se llena dentro del anillo excéntrico, en el que los cilindros exterior e interior tienen temperaturas constantes. La aproximación de Boussinesq se utiliza para desarrollar las ecuaciones de gobierno para el flujo de convección natural, que luego se resuelven en una malla cuadrilátera estructurada utilizando el paquete de software OpenFOAM (FOAM-Extend 4.0). Las simulaciones computacionales se realizan para números de Rayleigh (-), excentricidad (), posiciones angulares () y número de Prandtl (, agua salada). Los resultados computacionales se visualizan en términos de líneas de corriente, isotermas y generación de entropía causada por fricción del fluido y transferencia de calor. Además, se proporciona un examen detallado de las variaciones en los números de Nusselt promedio y locales, intensidad de circulación con excentricidades y posiciones angulares. Se muestra que el estado óptimo de transferencia de calor está influenciado por la excentricidad, posiciones angulares, fuentes de temperatura uniforme y estado de Boussinesq. Además, la tasa de mezcla térmica y la producción total de entropía aumentan a medida que aumenta. Se encuentra que, en comparación con un anillo concéntrico, un anillo excéntrico tiene una tasa más alta de mezcla térmica y generación de entropía. Los hallazgos muestran qué configuraciones y tipos de anillos excéntricos son ideales y podrían utilizarse en cualquier actividad de procesamiento térmico donde esté involucrado un fluido salino ().