TURBULENT FORCED CONVECTION IN THE THERMAL ENTRANCE OF RECTANGULAR DUCTS: ANALYSIS FOR DIFFERENT MODELS OF VELOCITY DISTRIBUTION AND MOMENTUM EDDY DIFFUSIVITY
Este trabalho descreve uma solução híbrida (analítico-numérica) para a transferência de calor por convecção forçada na região de entrada de um duto retangular, considerando o escoamento turbulento de fluidos newtonianos dinamicamente desenvolvidos e termicamente em desenvolvimento. A equação da energia é resolvida utilizando a Técnica de Transformada Integral Clássica (CITT), enquanto que o problema de autovalor associado é resolvido utilizando a Técnica da Transformada Integral Generalizada (GITT). Considera-se diferentes modelos de turbulência com diferentes formulações para a distribuição de velocidades e para a difusividade turbulenta dinâmica. O campo de temperatura e o número de Nusselt local são avaliados para vários valores dos números de Reynolds e Prandtl. Para cada modelo de turbulência considerado, o comprimento de entrada térmica é determinado. Os resultados, apresentados em forma de tabelas e gráficos, são comparados com valores de referência existentes na literatura especializada.
TURBULENT FORCED CONVECTION IN THE THERMAL ENTRANCE OF RECTANGULAR DUCTS: ANALYSIS FOR DIFFERENT MODELS OF VELOCITY DISTRIBUTION AND MOMENTUM EDDY DIFFUSIVITY
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DOI: https://doi.org/10.22533/at.ed.5902121079
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Palavras-chave: convecção forçada, escoamento turbulento, GITT, campo de temperatura, Nusselt.
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Keywords: Turbulent Flow, CITT, GITT, Temperature Field, Nusselt Number.
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Abstract:
This work describes a hybrid solution (analytical-numerical) for the heat transfer by forced convection in the entry section of a rectangular duct, considering the turbulent flow of dynamically developed and thermally developing Newtonian fluids. The energy equation is solved using the Classical Integral Transform Technique (CITT), while the associated eigenvalue problem is solved using the Generalized Integral Transform Technique (GITT). Different turbulence models with different formulations for velocity distribution and momentum eddy diffusivity are considered. The temperature field and the local Nusselt number are evaluated for various values of the Reynolds and Prandtl numbers. For each turbulence model considered, the thermal input length is determined. The results, presented in the form of tables and graphs, are compared with reference values in the specialized literature.
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Número de páginas: 17
- Carlos Antônio Cabral dos Santos
- Fábio Araújo de Lima
- Dhiego Veloso
