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Droplet dynamics in confined natural convection flows

Use este link compartilhar ou citar este material: http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/909652
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MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorOliveira, Taygoara Felamingo de-
Autor(es): dc.creatorBugarin, Isadora Montenegro-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-10-23T16:29:05Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-10-23T16:29:05Z-
Data de envio: dc.date.issued2021-11-03-
Data de envio: dc.date.issued2021-11-03-
Data de envio: dc.date.issued2021-11-03-
Data de envio: dc.date.issued2021-08-04-
Fonte completa do material: dc.identifierhttps://repositorio.unb.br/handle/10482/42245-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/909652-
Descrição: dc.descriptionDissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2021.-
Descrição: dc.descriptionUma extensa investigação foi realizada a respeito do movimento de uma única gota em escoamentos de convecção natural confinado. O estudo visa definir as trajetórias percorridas pela gota em diferentes condições iniciais. Nesse sentido, foram investigados os efeitos dos números de Rayleigh e Prandtl, da posição inicial das gotas e das propriedades térmicas de ambos os fluidos na dinâmica do escoamento. Além disso, a influência da gota em movimento nos processos de transferência de calor do sistema foi analisada usando o número de Nusselt. Diferenças finitas foram utilizadas para discretizar o modelo contínuo, as equações de Navier-Stokes foram resolvidas pelo método de projeção e a aproximação de Bousssineq foi assumida. O modelo bifásico foi definido pelo método Level Set de alta ordem. O escoamento pode ser caracterizado incialmente como um regime de movimento linear ou não linear, de acordo com o número de Rayleigh. Em regimes de movimento linear, a gota se move em trajetórias fechadas constantes, definindo em $Ra\sim 10^2 $ uma trajetória reversível que passa periodicamente pela posição onde foi liberada e em $ Ra \sim 10^3$ o mesmo caminho estacionário independente do ponto inicial . Para números de Rayleigh altos o suficiente, $Ra \geq 10^4$, as trajetórias se comportam de maneira não linear. Variando a posição inicial, a gota pode se mover em um caminho helicoidal em direção ao centro do invólucro ou se mover em um circuito fechado. O número de Prandtl afetou a amplitude do movimento para valores de $Pr$ até aproximadamente $5$. Dentro desse intervalo, à medida que $Pr$ aumenta, o caminho descreve amplitudes mais curtas, mais perto da região central. Quando definido por valores maiores, $Pr$ parece não afetar mais a dinâmica do escoamento. Para dois valores distintos de $Pr$, foram consideradas diferentes razões de condutividade térmica e capacidade calorífica. Os resultados destacam que as propriedades térmicas podem não apenas afetar a transferência de calor, mas também o comportamento da gota. Além disso, indetificou-se um aumento significativo na transferência de calor quando um gota de alta condutividade térmica se move em circutos fechados.-
Descrição: dc.descriptionCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Serra do Facão Energia S.A.-
Descrição: dc.descriptionAn extensive investigation was carried regarding the motion of a single droplet in confined natural convection flows. The study aims to define the pathlines traveled by the drop within different initial conditions. In that sense, the effects on flow dynamics of the Rayleigh and Prandtl numbers, droplet's releasing position and both fluids' thermal properties were investigated. Furthermore, the influence of the moving droplet on the system's heat transfer processes was analyzed using the Nusselt number. Finite differences were used to discretized the continuum model, Navier-Stokes equations were solved by the projection method and the Bousssineq approximation was assumed. The two-phase model was defined using a high order Level Set method. The flow can be first characterized as either a linear or non-linear motion regime, according to the Rayleigh number. Within linear motion regimes, the droplet moves in constant closed paths, defining at $Ra\sim10^2$ a reversible trajectory that periodically passes by the releasing position and at $Ra\sim10^3$ the same stationary path regardless of the initial point. For high enough Rayleigh numbers, $Ra\geq 10^4$, the paths behave in a non-linear manner. By varying the releasing position, the droplet can either move in a helical path towards the enclosure's center or move in a marginal closed path. The Prandtl number was found to affect the path's amplitude for values of $Pr$ up to approximately $5$. Within that range, as $Pr$ increases, the path describes shorter amplitudes, closer to the central region. When defined by larger values, $Pr$ seems to no longer affect the flow's dynamics. For two distinct values of $Pr$, different ratios of thermal conductivity and heat capacity were considered. Results highlight that the thermal properties can not only affect heat transfer but also the droplet's behavior. Also, significant heat transfer enhancement was detected when higher thermal conductivities were considered for a droplet moving near the walls.-
Descrição: dc.descriptionFaculdade de Tecnologia (FT)-
Descrição: dc.descriptionDepartamento de Engenharia Mecânica (FT ENM)-
Descrição: dc.descriptionPrograma de Pós-Graduação em Ciências Mecânicas-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Direitos: dc.rightsAcesso Aberto-
Direitos: dc.rightsA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.-
Palavras-chave: dc.subjectEscoamentos de Gota-
Palavras-chave: dc.subjectConvecção Natural Confinada-
Palavras-chave: dc.subjectMétodo Level Set-
Palavras-chave: dc.subjectFluidos Binários e Transferência de Calor-
Título: dc.titleDroplet dynamics in confined natural convection flows-
Tipo de arquivo: dc.typelivro digital-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional – UNB

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