Flujo y Convección en Espumas Metálicas: Una Encuesta y Nuevos Resultados de CFD
Autores: Pulvirenti, Beatrice; Celli, Michele; Barletta, Antonio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Flujo y Convección en Espumas Metálicas: Una Encuesta y Nuevos Resultados de CFD
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Espumas metálicas
Transferencia de calor
Materiales porosos
Superficies aletas
Estructura interna
Simulación numérica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las espumas metálicas se estudian ampliamente como posibles herramientas para mejorar la transferencia de calor desde cuerpos calientes. La idea básica es que una espuma metálica tiende a aumentar significativamente el área de intercambio de calor entre el cuerpo sólido caliente y el fluido de enfriamiento externo. Por esta razón, esta clase de materiales porosos se considera un buen candidato como alternativa a las superficies aletas, con diferentes ventajas y desventajas. Entre las ventajas, mencionamos el área de contacto generalmente más amplia por unidad de volumen entre el sólido y el fluido. Entre las desventajas está la dificultad para producir diferentes especímenes con la misma estructura interna, lo que conlleva que su rendimiento puede ser significativamente variable. Este artículo ofrecerá una revisión de la literatura con un enfoque en las principales características de transferencia de calor de las espumas metálicas y el modelo de balance energético basado en el No Equilibrio Térmico Local (LTNE). Luego, se discutirá una simulación numérica de la transferencia de calor a nivel de poro para una espuma artificial con una estructura periódica espacial. Finalmente, estos resultados numéricos se emplearán para evaluar el modelado macroscópico del flujo y la transferencia de calor en una espuma metálica. Más precisamente, el modelo de Darcy-Forchheimer y el modelo LTNE adoptados para describir la transferencia de momento y energía en espumas metálicas han sido validados para estructuras periódicas metálicas.
Descripción
Las espumas metálicas se estudian ampliamente como posibles herramientas para mejorar la transferencia de calor desde cuerpos calientes. La idea básica es que una espuma metálica tiende a aumentar significativamente el área de intercambio de calor entre el cuerpo sólido caliente y el fluido de enfriamiento externo. Por esta razón, esta clase de materiales porosos se considera un buen candidato como alternativa a las superficies aletas, con diferentes ventajas y desventajas. Entre las ventajas, mencionamos el área de contacto generalmente más amplia por unidad de volumen entre el sólido y el fluido. Entre las desventajas está la dificultad para producir diferentes especímenes con la misma estructura interna, lo que conlleva que su rendimiento puede ser significativamente variable. Este artículo ofrecerá una revisión de la literatura con un enfoque en las principales características de transferencia de calor de las espumas metálicas y el modelo de balance energético basado en el No Equilibrio Térmico Local (LTNE). Luego, se discutirá una simulación numérica de la transferencia de calor a nivel de poro para una espuma artificial con una estructura periódica espacial. Finalmente, estos resultados numéricos se emplearán para evaluar el modelado macroscópico del flujo y la transferencia de calor en una espuma metálica. Más precisamente, el modelo de Darcy-Forchheimer y el modelo LTNE adoptados para describir la transferencia de momento y energía en espumas metálicas han sido validados para estructuras periódicas metálicas.