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http://repositorio.ufgd.edu.br/jspui/handle/prefix/5403
Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
Título: | Numerical analysis of the bifurcation point sensibility to the temperature field in the Taylor-Couette flow |
Título(s) alternativo(s): | Análise numérica da sensibilidade do ponto de bifurcação ao campo de temperatura no escoamento de Taylor-Couette |
Autor(es): | Rodrigues, Henrique Queiroz |
Primeiro Orientador: | Bornschlegell, Augusto Salomão |
metadata.dc.contributor.referee1: | Alves, Thiago Antonini |
metadata.dc.contributor.referee2: | Mendes, Fernando Augusto Alves |
Resumo: | O escoamento entre cilindros concêntricos, denominado escoamento de Taylor-Couette, foi amplamente estudado durante o século passado em trabalhos descrevendo seus parâmetros governantes e apresentando os diversos regimes de escoamento para cada configuração. Este tipo de fluxo está presente no entreferro de máquinas elétricas e suas características afetam a transferência de calor e o torque gerado no cilindro externo devido as forças viscosas. A intensidade desses efeitos depende do estado do escoamento, que é governado pelas características geométricas e pelo número de Reynolds. Nosso objetivo é analisar o efeito da transferência de calor na região de vórtices ondulados e no torque gerado no cilindro externo. As simulações numéricas são feitas usando o software OpenFOAM v9 com KOmega SST como modelo de turbulência. Todas as simulações foram no regime transiente. O "solver"pisoFoam foi empregado para o problema isotérmico e o "solver"buoyantPimpleFoam para o problema térmico. Um estudo de independência de malha foi feito com base no método "Grid Convergence Index (GCI)", onde encontramos resultados satisfatórios. Para os casos térmicos, analisamos o comportamento do escoamento à medida que aumentamos o número de Reynolds e a temperatura nas paredes, comparando seus resultados com o isotérmico. É notável o atraso na formação dos vórtices ondulados em relação à velocidade de rotação e a diminuição do torque na parede externa. |
Abstract: | The flow between concentric cylinders, called Taylor-Couette flow, has been extensively studied during last century in works describing its governing parameters and presenting the various flow regimes for each configuration. This kind of flow is present in the air gap of electrical machines and its characteristics affect the heat transfer and the torque generated on the outer cylinder due viscous forces. The intensity of these effects depends on the flow state, which is governed by geometric characteristics and Reynolds number. Our objective is to analyze the effect of heat transfer on the surging wavy vortex and on the torque generated at outer cylinder. The numerical simulations are done using the software OpenFOAM v9 with K-Omega SST as the main turbulence model. All the simulations were in the transient regime. The pisoFoam solver was employed for the isothermal problem and for the buoyantPimpleFoam solver for the thermal problem. A mesh independence study was done based on Grid Convergence Index (GCI) method, where we found satisfactory values. For the thermal cases, we analyzed the behavior of the flow as we increase the Reynolds number and the temperature at the walls, comparing its results with the isothermal. It is notable the delay in the formation of the wavy vortices comparing with the rotational speed and the decrease of the torque on the external wall. |
Palavras-chave: | Vórtices de Taylor Taylor vortices Análise térmica Thermal analysis |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal da Grande Dourados |
Sigla da Instituição: | UFGD |
metadata.dc.publisher.department: | Faculdade de Engenharia |
Citação: | RODRIGUES, Henrique Queiroz. Análise numérica da sensibilidade do ponto de bifurcação ao campo de temperatura no escoamento de Taylor-Couette. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) – Faculdade de Engenharia, Universidade Federal da Grande Dourados, Dourados, MS, 2022. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://repositorio.ufgd.edu.br/jspui/handle/prefix/5403 |
Data do documento: | 29-Jul-2022 |
Aparece nas coleções: | Engenharia Mecânica |
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