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Simulación del Método de Lattice Boltzmann con Pseudopotencial de Transferencia de Calor por Ebullición a Diferentes Temperaturas Reducidas

Autores: Guzella, Matheus dos Santos; Cabezas-Gómez, Luben

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Simulación del Método de Lattice Boltzmann con Pseudopotencial de Transferencia de Calor por Ebullición a Diferentes Temperaturas Reducidas


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Transferencia de calor por ebullición
Modelado numérico
Dinámica de burbujas
Mecanismos de transferencia de calor
Humectabilidad de la superficie
Variación del ángulo de contacto

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

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Descripción
La transferencia de calor por ebullición juega un papel crucial en diversas aplicaciones de ingeniería, requiriendo un modelado numérico preciso para capturar la dinámica de cambio de fase. Este estudio emplea el método de Boltzmann en red de pseudopotencial (LBM) para simular la transferencia de calor por ebullición a diferentes temperaturas reducidas, con el objetivo de proporcionar una comprensión más profunda de la dinámica de burbujas y los mecanismos de transferencia de calor. El marco LBM incorpora un enfoque de tiempo de relajación múltiple y la ecuación de estado de Peng-Robinson para mejorar la estabilidad numérica y la consistencia termodinámica. Se realizaron simulaciones para analizar la nucleación, el crecimiento y la separación de burbujas a través de diferentes temperaturas reducidas, considerando la influencia de la humectabilidad de la superficie, la tensión superficial y la aceleración gravitacional. Los resultados indican una fuerte dependencia del comportamiento de las burbujas en la temperatura reducida, afectando tanto el flujo de calor como los regímenes de ebullición. Los hallazgos numéricos muestran un razonable acuerdo con las predicciones teóricas y las tendencias experimentales, validando la efectividad del enfoque LBM para simulaciones de cambio de fase. Además, este estudio destaca el papel de la variación del ángulo de contacto en la modificación de las características de ebullición, enfatizando la necesidad de un modelado preciso de la interacción superficial. Los resultados de este trabajo contribuyen a avanzar en las metodologías computacionales para la transferencia de calor por ebullición, apoyando una mejor gestión térmica en aplicaciones industriales.

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