Estudo numérico e experimental da convecção natural em cavidades diferencialmente aquecidas

Abstract

Neste trabalho foi realizado um estudo numérico e experimental da convecção natural em uma cavidade térmica com uma das paredes verticais mantida resfriada e a outra aquecida, sendo as paredes inferior e superior isoladas. Foi verificada a influência do gradiente térmico entre as paredes, da razão de aspecto e do ângulo de inclinação da cavidade, sobre o escoamento e a transferência de calor na cavidade. A solução numérica foi obtida pela técnica de volumes de controle finitos, sendo o acoplamento pressão-velocidade feito pelo método SIMPLE. Foram feitas hipóteses de escoamento laminar, bidimensional, incompressível e em regime permanente e as propriedades físicas foram consideradas constantes, exceto no termo de empuxo, onde foi usada a aproximação de Boussinesq. Foram utilizadas malhas estruturadas não uniformes com maior refinamento nas regiões próximas às paredes, tendo sido obtidos os campos de velocidade e temperatura, bem como os perfis de temperatura na altura média da cavidade. Foram realizados testes experimentais para medida da temperatura, utilizando-se termopares e um sistema de aquisição de dados por computador, e para a visualização do escoamento, usando a técnica da injeção de fumaça. Posteriormente, foi feita uma comparação entre alguns resultados numéricos e experimentais correspondentes.