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Simulación Numérica de la Transferencia de Calor Conjugada de un Sistema "Fluido-Cuerpo Sólido" en una Interfaz de Malla No Coincidente

Autores: Korotkov, Aleksey; Kozelkov, Andrey; Kurkin, Andrey; Giniyatullin, Robert; Lashkin, Sergey

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Simulación Numérica de la Transferencia de Calor Conjugada de un Sistema "Fluido-Cuerpo Sólido" en una Interfaz de Malla No Coincidente


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Problemas transitorios
Transferencia de calor conjugada
Modelos de malla
Flujos de calor
Método directo
Límites desajustados

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Recientemente, al modelar problemas transitorios de transferencia de calor conjugada, se está utilizando cada vez más la construcción independiente de modelos de malla para subdominios de fluidos y sólidos. Tales modelos de malla, como regla, no coinciden y requieren el desarrollo de interfaces de malla especiales que igualen los flujos de calor en la interfaz. Actualmente, el enfoque secuencial más común para modelar problemas de transferencia de calor conjugada requiere la coincidencia iterativa de condiciones de contorno, lo que puede ralentizar significativamente el proceso de convergencia de la solución en el caso de modelar problemas transitorios con procesos rápidos. El presente estudio está dedicado al desarrollo de un método directo para resolver problemas de transferencia de calor conjugada en modelos de malla que consisten en fragmentos de malla inconsistentes en límites adyacentes en los que, en el caso general, el número y la ubicación de los nodos no coinciden. Se propone un método conservador para la discretización de la ecuación de transferencia de calor mediante el método directo en la región de límites de interfaz inconsistentes entre cuerpos líquidos y sólidos. El método propuesto para igualar los flujos de calor en límites desajustados se basa en el principio de formar límites virtuales ajustados, propuesto en el método GGI (Interfaz de Malla General). Se presenta una descripción de un esquema numérico que tiene en cuenta las diferentes escalas de celdas y las propiedades termo-físicas marcadamente diferentes en la interfaz entre medios líquidos y sólidos. Se describe un algoritmo para construir una matriz conjugada, la forma de los coeficientes de matriz responsables de la transferencia de calor conjugada y los métodos para calcularlos. La operatividad del método presentado se demuestra mediante el ejemplo de cálculo de problemas de transferencia de calor conjugada, cuyos modelos de malla consisten en fragmentos de malla inconsistentes. El uso del método de conjugación directa permite resolver de manera efectiva tanto problemas estacionarios como no estacionarios utilizando mallas inconsistentes, sin necesidad de modificarlas en la región de conjugación dentro de un único solucionador CFD.

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