Metodología numérica para mejorar la transferencia de calor en un canal con deflectores en forma de arco
Autores: Thapmanee, Piphatpong; Phila, Arnut; Wongcharee, Khwanchit; Maruyama, Naoki; Hirota, Masafumi; Chuwattanakul, Varesa; Eiamsa-ard, Smith
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Metodología numérica para mejorar la transferencia de calor en un canal con deflectores en forma de arco
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Estudio
Flujo
Transferencia de calor
Canal
Deflectores
Proporciones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio investiga numéricamente el flujo y la transferencia de calor en un canal con deflectores en forma de arco en varias relaciones de radio a altura del canal (/ = 0.125, 0.25, 0.375 y 0.5) para números de Reynolds entre 6000 y 24,000, centrándose en aplicaciones de calentadores solares de aire. Los cálculos utilizan el método de volumen finito, y el algoritmo SIMPLE se ejecuta con el esquema QUICK. Para el análisis del flujo turbulento, se utilizó el método de volumen finito con el modelo de turbulencia del Grupo de Renormalización (RNG). Los resultados muestran que los deflectores en forma de arco crean vórtices dobles a lo largo de la dirección axial, promoviendo la rea tachment del flujo en la superficie calentada y mejorando la transferencia de calor. Los deflectores con relaciones / más pequeñas refuerzan la reatachment del flujo, reducen las zonas muertas y mejoran el contacto del fluido con la superficie de transferencia de calor. Los deflectores con la relación / más pequeña logran una relación de número de Nusselt (/) de 4.91 en = 6000. A medida que / aumenta, el factor de fricción () y la relación de factor de fricción (/) aumentan debido a la mayor curvatura del deflector y área superficial. El factor de rendimiento térmico más alto () de 2.28 ocurre en / = 0.125 y = 6000, reflejando un equilibrio óptimo entre la transferencia de calor y las pérdidas por fricción. Los deflectores en forma de arco con una relación / de 0.125 producen un superando la unidad, lo que indica posibles ahorros de energía. Estos hallazgos proporcionan valiosas ideas para optimizar los diseños de deflectores y mejorar el rendimiento térmico en aplicaciones prácticas.
Descripción
Este estudio investiga numéricamente el flujo y la transferencia de calor en un canal con deflectores en forma de arco en varias relaciones de radio a altura del canal (/ = 0.125, 0.25, 0.375 y 0.5) para números de Reynolds entre 6000 y 24,000, centrándose en aplicaciones de calentadores solares de aire. Los cálculos utilizan el método de volumen finito, y el algoritmo SIMPLE se ejecuta con el esquema QUICK. Para el análisis del flujo turbulento, se utilizó el método de volumen finito con el modelo de turbulencia del Grupo de Renormalización (RNG). Los resultados muestran que los deflectores en forma de arco crean vórtices dobles a lo largo de la dirección axial, promoviendo la rea tachment del flujo en la superficie calentada y mejorando la transferencia de calor. Los deflectores con relaciones / más pequeñas refuerzan la reatachment del flujo, reducen las zonas muertas y mejoran el contacto del fluido con la superficie de transferencia de calor. Los deflectores con la relación / más pequeña logran una relación de número de Nusselt (/) de 4.91 en = 6000. A medida que / aumenta, el factor de fricción () y la relación de factor de fricción (/) aumentan debido a la mayor curvatura del deflector y área superficial. El factor de rendimiento térmico más alto () de 2.28 ocurre en / = 0.125 y = 6000, reflejando un equilibrio óptimo entre la transferencia de calor y las pérdidas por fricción. Los deflectores en forma de arco con una relación / de 0.125 producen un superando la unidad, lo que indica posibles ahorros de energía. Estos hallazgos proporcionan valiosas ideas para optimizar los diseños de deflectores y mejorar el rendimiento térmico en aplicaciones prácticas.