Modelado de Procesos de Transferencia de Calor por Flujo y Aerodinámica en las Cabinas de Vehículos
Autores: Beskopylny, Alexey N.; Panfilov, Ivan; Meskhi, Besarion
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Modelado de Procesos de Transferencia de Calor por Flujo y Aerodinámica en las Cabinas de Vehículos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Cómodo
Condiciones climáticas
Estado térmico
Coeficientes de transferencia de calor
Flujo de aire
Ventilación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Asegurar condiciones climáticas cómodas para los operadores en la cabina de máquinas tecnológicas es una tarea científica y técnica importante que afecta la salud del operador. Este artículo implementa modelado numérico y analítico del estado térmico de la cabina del vehículo, considerando el flujo de aire externo y la ventilación interna. Se propone un método para calcular los coeficientes de transferencia de calor de una pared de cabina multicapa para el aire interno y externo bajo condiciones de intercambio de calor convectivo forzado. La cabina se encuentra en el flujo aerodinámico externo para considerar la velocidad y dirección del viento, así como la velocidad del tráfico. Dentro de la cabina, el funcionamiento del sistema climático se modela como un flujo entrante de una temperatura y caudal determinados. Los campos de velocidades, presiones y temperaturas se calculan mediante el método de hidrodinámica computacional para las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas y la ecuación de energía utilizando el modelo de turbulencia. Para verificar el modelo, los valores de los coeficientes de transferencia de calor obtenidos se compararon con tres teorías aplicadas obtenidas de datos experimentales basados en complejos adimensionales para velocidades promediadas y calculados mediante un método numérico. Se muestra que el uso de simulación numérica considerando el dominio de aire externo permite obtener resultados más precisos de un 5% a un 75% en comparación con teorías aplicadas, particularmente en áreas con grandes gradientes de velocidad. Este método permite obtener valores más precisos de los coeficientes de transferencia de calor que para velocidades promediadas.
Descripción
Asegurar condiciones climáticas cómodas para los operadores en la cabina de máquinas tecnológicas es una tarea científica y técnica importante que afecta la salud del operador. Este artículo implementa modelado numérico y analítico del estado térmico de la cabina del vehículo, considerando el flujo de aire externo y la ventilación interna. Se propone un método para calcular los coeficientes de transferencia de calor de una pared de cabina multicapa para el aire interno y externo bajo condiciones de intercambio de calor convectivo forzado. La cabina se encuentra en el flujo aerodinámico externo para considerar la velocidad y dirección del viento, así como la velocidad del tráfico. Dentro de la cabina, el funcionamiento del sistema climático se modela como un flujo entrante de una temperatura y caudal determinados. Los campos de velocidades, presiones y temperaturas se calculan mediante el método de hidrodinámica computacional para las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas y la ecuación de energía utilizando el modelo de turbulencia. Para verificar el modelo, los valores de los coeficientes de transferencia de calor obtenidos se compararon con tres teorías aplicadas obtenidas de datos experimentales basados en complejos adimensionales para velocidades promediadas y calculados mediante un método numérico. Se muestra que el uso de simulación numérica considerando el dominio de aire externo permite obtener resultados más precisos de un 5% a un 75% en comparación con teorías aplicadas, particularmente en áreas con grandes gradientes de velocidad. Este método permite obtener valores más precisos de los coeficientes de transferencia de calor que para velocidades promediadas.