Flujo Turbulento y Transferencia de Calor en un Canal con dos Obstáculos Alineados AXIALMENTE <ul><li>Jaime A. Alvarez Mar...
<ul><li>c  =  d </li></ul><ul><ul><li>Re H  =  10000 </li></ul></ul><ul><ul><li>Gc  Variable </li></ul></ul>Presentación d...
Objetivos: <ul><ul><li>General </li></ul></ul><ul><ul><li>Realizar la Simulación Numérica Bidimensional de un Flujo Turbul...
Metodología Utilizada <ul><ul><li>Se Revisó y Analizó la Literatura . </li></ul></ul><ul><ul><li>Se Estudió el Modelo k- ...
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Resultados  <ul><ul><li>Campo de  K  (energía cinética turbulenta), en  c uatro cuartos de un periodo de desprendimiento d...
Resultados  <ul><ul><li>Campo de  K  (energía cinética turbulenta), en  c uatro cuartos de un periodo de desprendimiento d...
Resultados  <ul><ul><li>Campo de velocidades, en t/T=1/4 </li></ul></ul>EXAMEN DE  GRADO  11/20
Resultados <ul><ul><li>Promedio Temporal de la Velocidad Horizontal ( U ) Sobre el Eje de Simetría del Canal. </li></ul></...
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Resultados EXAMEN DE  GRADO  14/20 <ul><ul><li>Coeficiente de Fricción ( Cf ) Local a lo Largo de  la Pared Inferior. </li...
Resultados EXAMEN DE  GRADO  15/20 <ul><ul><li>Número de Nusselt ( Nu ) local a lo largo de  la pared inferior. </li></ul>...
Resultados EXAMEN DE  GRADO  16/20 <ul><ul><li>Coeficiente de arrastre( Cd ) sobre los obstáculos. </li></ul></ul>
Resultados EXAMEN DE  GRADO  17/20 <ul><ul><li>Amplitud del Coeficiente de sustentación ( ACl ) sobre los obstáculos. </li...
Resultados EXAMEN DE  GRADO  18/20 <ul><ul><li>Aumento del Factor de fricción ( f ) respecto del factor de fricción ( fo )...
Resultados EXAMEN DE  GRADO  19/20 <ul><ul><li>Aumento del Número de Nusselt ( Nu ) respecto del Número de Nusselt ( Nuo )...
Conclusiones <ul><ul><li>El segundo obstáculo actúa como amplificador de los vórtices desprendidos desde el primer obstácu...
Estudio del Flujo Turbulento y la Transferencia de Calor, en un Canal con dos Obstáculos Alineados Horizontalmente de Sepa...
Resultados <ul><ul><li>Parámetros Globales promedio </li></ul></ul>
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Transferencia de calor en canal con generadores de vortices turbulentos

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Flujo turbulento

  1. 1. Flujo Turbulento y Transferencia de Calor en un Canal con dos Obstáculos Alineados AXIALMENTE <ul><li>Jaime A. Alvarez Marín. </li></ul><ul><li>Profesor: Sr. Alvaro Valencia </li></ul>Universidad de Chile Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Departamento Ingeniería Mecánica
  2. 2. <ul><li>c = d </li></ul><ul><ul><li>Re H = 10000 </li></ul></ul><ul><ul><li>Gc Variable </li></ul></ul>Presentación del Problema Flujo de Aire Tp = 2T oo > 0C
  3. 3. Objetivos: <ul><ul><li>General </li></ul></ul><ul><ul><li>Realizar la Simulación Numérica Bidimensional de un Flujo Turbulento al Interior de un Canal con dos Barras Alineadas </li></ul></ul><ul><ul><li>Específicos: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Estudiar el Efecto de la Separación Entre los Obstáculos Sobre los Parámetros del Flujo Turbulento. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Estimar la Transferencia de Calor y la Pérdida de Carga al Interior del Canal. </li></ul></ul></ul>
  4. 4. Metodología Utilizada <ul><ul><li>Se Revisó y Analizó la Literatura . </li></ul></ul><ul><ul><li>Se Estudió el Modelo k-  . </li></ul></ul><ul><ul><li>Se Modificó un Programa Numérico Existente, Basado en el Método de los Volúmenes de Control. </li></ul></ul><ul><ul><li>Se Desarrolló un Programa para la Evaluación de Resultados. </li></ul></ul><ul><ul><li>Se Definieron los Casos que se han Estudiados. </li></ul></ul><ul><ul><li>Se Definió la Malla y el Espacio Tiempo. </li></ul></ul><ul><ul><li>Se Validó el Método Utilizado Comparando con la Literatura </li></ul></ul><ul><ul><li>Se Ejecutó el Programa Numérico Modificado </li></ul></ul><ul><ul><li>Se Analizaron los Resultados. </li></ul></ul>EXAMEN DE GRADO 4/20
  5. 5. Modelo k-  <ul><ul><ul><li>Ecuaciones de Balance (masa, momentum y energía) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Descomposición de Reynolds </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Modelo k-  : </li></ul></ul></ul>EXAMEN DE GRADO 5/20
  6. 6. Definición de la Geometría y los Casos <ul><ul><li>Mejor desempeño para d=0.152H, Valencia (1999) </li></ul></ul><ul><ul><li>Mejor desempeño para Gc=10d, Tsia y Hwang (1998) </li></ul></ul><ul><ul><li>Desprendimiento de vórtices a partir de Gc=2,27d, Tatsutani et al. (1992) </li></ul></ul><ul><ul><li>A 10d de la Entrada del Canal, Bosch y Rodi (1996) </li></ul></ul><ul><ul><li>Casos: Canal sin Obstáculos, Gc=0d, Gc=10d, Gc=8.875d, </li></ul></ul><ul><ul><li> Gc=7.75d, Gc=6.665d, Gc=5.5d. </li></ul></ul>EXAMEN DE GRADO 6/20
  7. 7. Definición de la Malla <ul><ul><li>Se escogió una malla de 625x125 volúmenes de control, ya que: </li></ul></ul><ul><ul><li>Se estudió la dependencia de los resultados con la malla para C S/O y Gc=0d, para cinco mallas distintas </li></ul></ul><ul><ul><li>Para C S/O, se cometen errores menores que 1% en todos los parámetros, entre la malla más fina y la malla escogida </li></ul></ul><ul><ul><li>Para Gc=0d, errores menores que 2.7% e incremento en el tiempo Computacional en más de 96%, entre la malla más fina y la escogida </li></ul></ul>EXAMEN DE GRADO 7/20
  8. 8. Validación del Método <ul><ul><li>Se simuló un caso similar al reportado por Nakagawa et al. (1999) con la malla 625x125 . </li></ul></ul><ul><ul><li>Geometría Nakagawa et al. (1999): </li></ul></ul><ul><ul><li>L=10H; A=0.6H; d=0.2H; Re=15000; Flujo de calor cte. en la pared </li></ul></ul><ul><ul><li>Geometría Caso Simulado: </li></ul></ul><ul><ul><li>L=5H; A=0.6H; d=0.2H; Re=15000; Flujo de calor cte. en la pared </li></ul></ul>EXAMEN DE GRADO 8/20
  9. 9. Resultados <ul><ul><li>Campo de K (energía cinética turbulenta), en c uatro cuartos de un periodo de desprendimiento de vórtices </li></ul></ul>EXAMEN DE GRADO 9/20
  10. 10. Resultados <ul><ul><li>Campo de K (energía cinética turbulenta), en c uatro cuartos de un periodo de desprendimiento de vórtices </li></ul></ul>EXAMEN DE GRADO 10/20 t/T=1/4 t/T=2/4 t/T=1/4 t/T=2/4 t/T=3/4 t/T=4/4
  11. 11. Resultados <ul><ul><li>Campo de velocidades, en t/T=1/4 </li></ul></ul>EXAMEN DE GRADO 11/20
  12. 12. Resultados <ul><ul><li>Promedio Temporal de la Velocidad Horizontal ( U ) Sobre el Eje de Simetría del Canal. </li></ul></ul>EXAMEN DE GRADO 12/20
  13. 13. Resultados <ul><ul><li>Coeficiente de Fricción ( Cf ) alrededor del segundo obstáculo. </li></ul></ul>EXAMEN DE GRADO 13/20
  14. 14. Resultados EXAMEN DE GRADO 14/20 <ul><ul><li>Coeficiente de Fricción ( Cf ) Local a lo Largo de la Pared Inferior. </li></ul></ul>
  15. 15. Resultados EXAMEN DE GRADO 15/20 <ul><ul><li>Número de Nusselt ( Nu ) local a lo largo de la pared inferior. </li></ul></ul>
  16. 16. Resultados EXAMEN DE GRADO 16/20 <ul><ul><li>Coeficiente de arrastre( Cd ) sobre los obstáculos. </li></ul></ul>
  17. 17. Resultados EXAMEN DE GRADO 17/20 <ul><ul><li>Amplitud del Coeficiente de sustentación ( ACl ) sobre los obstáculos. </li></ul></ul>
  18. 18. Resultados EXAMEN DE GRADO 18/20 <ul><ul><li>Aumento del Factor de fricción ( f ) respecto del factor de fricción ( fo ) del canal sin obstáculos. </li></ul></ul>
  19. 19. Resultados EXAMEN DE GRADO 19/20 <ul><ul><li>Aumento del Número de Nusselt ( Nu ) respecto del Número de Nusselt ( Nuo ) del canal sin obstáculos. </li></ul></ul>
  20. 20. Conclusiones <ul><ul><li>El segundo obstáculo actúa como amplificador de los vórtices desprendidos desde el primer obstáculo. </li></ul></ul><ul><ul><li>El largo de la zona de recirculación del segundo obstáculo es menor que la del primero y es creciente con Gc. </li></ul></ul><ul><ul><li>El coeficiente de fricción sobre las paredes crece linealmente con Gc. </li></ul></ul><ul><ul><li>El coeficiente de arrastre y la amplitud del coeficiente de sustentación sobre el primer obstáculo no dependen de Gc. </li></ul></ul><ul><ul><li>El coeficiente de arrastre y la amplitud del coeficiente de sustentación sobre el segundo obstáculo son crecientes con Gc. </li></ul></ul><ul><ul><li>El factor de fricción es creciente con Gc </li></ul></ul><ul><ul><li>El número de Nusselt presenta un máximo dentro del rango de Gc estudiado </li></ul></ul><ul><ul><li>La presencia de un obstáculo perturba el flujo 4d aguas arriba </li></ul></ul>EXAMEN DE GRADO 20/20
  21. 21. Estudio del Flujo Turbulento y la Transferencia de Calor, en un Canal con dos Obstáculos Alineados Horizontalmente de Separación Variable <ul><li>Jaime A. Alvarez Marín. </li></ul><ul><li>Profesor Guía : Sr. Alvaro Valencia M. </li></ul><ul><li>Profesor Co-Guía : Sr. Ramón Frederick </li></ul>Universidad de Chile Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Departamento Ingeniería Mecánica INFORME DE AVANCE ME-69F
  22. 22. Resultados <ul><ul><li>Parámetros Globales promedio </li></ul></ul>

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