Estudo e aplicação de simulação computacional em problemas simples de mecânica dos fluidos e transferência de calor

Abstract

Estudo e aplicação de simulação computacional em problemas simples de mecânica dos fluidos e transferência de calor (Study and application of computational simulation in simple problems of fluid mechanics and heat transfer) O presente trabalho tem o intuito de apresentar o desempenho da simulação computacional em alguns casos que podem ser considerados clássicos no estudo de mecânica dos fluidos e transferência de calor. Para isso, foi utilizado o software comercial Ansys-CFX 12.1, que utiliza como base o método dos volumes finitos. O desempenho da ferramenta foi avaliado através de comparação com resultados experimentais e dados da literatura. Uma vez que se torna evidente o crescente desenvolvimento dos computadores e a facilitação do acesso aos mesmos eàs ferramentas sofisticadas em sala de aula, o conhecimento das limitações destas se torna importante. São apresentados quatro casos que abordam diferentes situações físicas: o estudo do escoamento de ar sobre um perfil aerodinâmico, a simulação de um misturador estático, o funcionamento de um viscosímetro rotacional e o escoamento sobre uma placa plana normal ao fluxo de ar. Palavras-chave: mecânica dos fluidos, transmissão de calor, dinâmica dos fluidos computacional, método dos volumes finitos, Ansys-CFX 12.1.This paper has the purpose to present the computational simulation performance in some cases that may be considered classical in the study of fluid mechanics and heat transfer. To do so, the commercial software Ansys-CFX 12.1, which is based on the finite volume method, was used. The performance of the computational tool was evaluated through the comparison with experimental results and literature data. With the knowledge of the increasing computers development and the easier access to them and to sophisticated tools at class, it is important to know their limitations. Four cases that address different physics situations are presented: the study of the airflow over an aerodynamic profile, the simulation of a static mixer, the functioning of a rotational viscometer and the flow over a flat plate normal to the air flux.