Aplicación de un modelo de dimensión reducida para el flujo de fluidos entre pilas de placas paralelas con topografía superficial compleja
Autores: Sun, Yupeng; Hassan, Hafiz Muhammad Adeel; Alexandersen, Joe
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Aplicación de un modelo de dimensión reducida para el flujo de fluidos entre pilas de placas paralelas con topografía superficial compleja
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Intercambiadores de calor de placas
Sistemas de almacenamiento de energía térmica
Distribución del flujo de fluidos
Costo computacional
Modelo de dimensión reducida
Distribución del flujo interno
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los intercambiadores de calor de placas apiladas se utilizan ampliamente en sistemas de almacenamiento de energía térmica y es necesario un análisis completo y preciso para su aplicación y optimización. La distribución del flujo de fluido entre las placas es importante para garantizar un uso uniforme y completo del potencial de almacenamiento de energía térmica. Sin embargo, debido a la topografía compleja de la superficie de la placa, sería costoso computacionalmente simular la distribución del flujo en los múltiples canales utilizando un modelo tridimensional completo, por lo que este trabajo aplica un modelo de dimensión reducida para reducir significativamente el costo computacional de la simulación y proporciona un análisis completo del efecto de la estructura interna en la distribución del flujo interno. El trabajo amplía un modelo presentado anteriormente para considerar el flujo transitorio y una estrategia de distribución de altura multicanal para permitir la simulación de múltiples canales entre pilas de placas. Basado en suposiciones de flujo completamente desarrollado, el modelo tridimensional se reduce a un modelo planar, obteniendo así resultados de simulación con una precisión satisfactoria a un costo computacional significativamente menor. El modelo se verifica mediante una simulación tridimensional de un modelo de dos canales cortado que representa el sistema considerado. El modelo de dimensión reducida da resultados similares al modelo tridimensional para diferentes parámetros geométricos y físicos. Por último, el modelo de dimensión reducida ampliado se utiliza para simular el flujo de un modelo de dos canales completo y se investiga la influencia de la topografía de la placa en la distribución del flujo interno a través de un análisis paramétrico completo. El análisis muestra que la compleja topografía de la superficie de la placa elimina la variación en la velocidad de entrada y cambia significativamente el flujo de fluido interno, resultando finalmente en una distribución de velocidad consistente.
Descripción
Los intercambiadores de calor de placas apiladas se utilizan ampliamente en sistemas de almacenamiento de energía térmica y es necesario un análisis completo y preciso para su aplicación y optimización. La distribución del flujo de fluido entre las placas es importante para garantizar un uso uniforme y completo del potencial de almacenamiento de energía térmica. Sin embargo, debido a la topografía compleja de la superficie de la placa, sería costoso computacionalmente simular la distribución del flujo en los múltiples canales utilizando un modelo tridimensional completo, por lo que este trabajo aplica un modelo de dimensión reducida para reducir significativamente el costo computacional de la simulación y proporciona un análisis completo del efecto de la estructura interna en la distribución del flujo interno. El trabajo amplía un modelo presentado anteriormente para considerar el flujo transitorio y una estrategia de distribución de altura multicanal para permitir la simulación de múltiples canales entre pilas de placas. Basado en suposiciones de flujo completamente desarrollado, el modelo tridimensional se reduce a un modelo planar, obteniendo así resultados de simulación con una precisión satisfactoria a un costo computacional significativamente menor. El modelo se verifica mediante una simulación tridimensional de un modelo de dos canales cortado que representa el sistema considerado. El modelo de dimensión reducida da resultados similares al modelo tridimensional para diferentes parámetros geométricos y físicos. Por último, el modelo de dimensión reducida ampliado se utiliza para simular el flujo de un modelo de dos canales completo y se investiga la influencia de la topografía de la placa en la distribución del flujo interno a través de un análisis paramétrico completo. El análisis muestra que la compleja topografía de la superficie de la placa elimina la variación en la velocidad de entrada y cambia significativamente el flujo de fluido interno, resultando finalmente en una distribución de velocidad consistente.