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Sobre la Investigación Numérica de Disipadores de Calor por Convección Natural a Través de un Amplio Rango de Condiciones de Flujo y Operativas

Autores: Dewilde, Louis; Ali, Syed Mughees; Nimmagadda, Rajesh; Persoons, Tim

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Sobre la Investigación Numérica de Disipadores de Calor por Convección Natural a Través de un Amplio Rango de Condiciones de Flujo y Operativas


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Disipadores de calor por convección natural
Correlaciones semiempíricas
Números de Elenbaas
Números de Grashof
Ansys Fluent
Modelo cuasi-3D

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Se han propuesto muchos diseños para disipadores de calor de convección natural y correlaciones semi-empíricas en los últimos años, pero solo son válidos en un rango limitado de números de Elenbaas El y se probaron principalmente para flujos laminares. Para aliviar esos límites, se llevaron a cabo estudios paramétricos con modelos 2D y cuasi-3D, en rangos de números de Grashof de hasta 1.55x10^11 y números de Elenbaas de hasta 3.42x10^7. Se aplicaron los modelos laminar, transición-SST, SST k- y k- de Ansys Fluent. Además, cuando se utilizó en este rango válido, es decir, números de Elenbaas medios, con el modelo cuasi-3D simplificado, el modelo transición-SST pudo predecir mejores resultados, sobrestimando el flujo de calor en un 10 a 15% en comparación con las correlaciones semi-empíricas. El modelo 2D no se consideró satisfactorio en lo que respecta a los modelos de turbulencia. En consecuencia, se desarrolló un modelo cuasi-3D: resultó ser un compromiso eficiente entre el tiempo de cálculo y la precisión de la predicción, en particular para los modelos de turbulencia. También se encontraron nuevos factores de agrupamiento, para asegurar un dimensionamiento adecuado de los disipadores de calor de convección natural. Correspondían a parámetros no dimensionales que dictaban el comportamiento físico del disipador de calor con respecto a las correlaciones semi-empíricas. Típicamente, la relación entre el espaciado y el espaciado óptimo predicho por la correlación de Bar-Cohen resultó ser un factor de agrupamiento apropiado con un umbral de 1, por encima del cual las aletas podían considerarse de manera segura como aisladas, simplificando así enormemente todos los cálculos posteriores.

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