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A violação de direitos autorais é passível de sanções civis e penais.
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Coleção Digital
Título: SOLIDIFICAÇÃO E FUSÃO DE SUBSTÂNCIAS PURAS SOB A INFLUÊNCIA DA CONVECÇÃO NATURAL LAMINAR E TURBULENTA Autor: LUIZ JOAQUIM CARDOSO ROCHA
Instituição: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO - PUC-RIO
Colaborador(es):
ANGELA OURIVIO NIECKELE - ORIENTADOR
Nº do Conteudo: 1776
Catalogação: 27/07/2001 Idioma(s): PORTUGUÊS - BRASIL
Tipo: TEXTO Subtipo: TESE
Natureza: PUBLICAÇÃO ACADÊMICA
Nota: Todos os dados constantes dos documentos são de inteira responsabilidade de seus autores. Os dados utilizados nas descrições dos documentos estão em conformidade com os sistemas da administração da PUC-Rio.
Referência [pt]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=1776&idi=1
Referência [en]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=1776&idi=2
Referência [es]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=1776&idi=4
Referência DOI: https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.1776
Resumo:
Formato DC | MARC |
Título: SOLIDIFICAÇÃO E FUSÃO DE SUBSTÂNCIAS PURAS SOB A INFLUÊNCIA DA CONVECÇÃO NATURAL LAMINAR E TURBULENTA Autor: LUIZ JOAQUIM CARDOSO ROCHA
Nº do Conteudo: 1776
Catalogação: 27/07/2001 Idioma(s): PORTUGUÊS - BRASIL
Tipo: TEXTO Subtipo: TESE
Natureza: PUBLICAÇÃO ACADÊMICA
Nota: Todos os dados constantes dos documentos são de inteira responsabilidade de seus autores. Os dados utilizados nas descrições dos documentos estão em conformidade com os sistemas da administração da PUC-Rio.
Referência [pt]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=1776&idi=1
Referência [en]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=1776&idi=2
Referência [es]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=1776&idi=4
Referência DOI: https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.1776
Resumo:
Solidificação e fusão fazem parte de uma classe de
problemas transientes de transferência de calor conhecidos
como problemas de mudança de fase ou de fronteira móvel. A
solução desta classe de problemas envolve uma dificuldade
inerente ao processo que é o movimento da interface entre
as fases sólida e líquida. Este movimento está relacionado
à absorção ou remoção do calor latente na interface. Como
conseqüência a localização da interface sólido/líquido não
é conhecida a priori tornando-se parte da solução.
No presente trabalho, considera-se a mudança de fase em
regime transiente de um material puro, na presença de
convecção natural, em uma cavidade fechada bidimensional.
A interface entre as fases sólida e líquida se comporta
como um contorno bem definido com temperatura igual à
temperatura de mudança de fase do material. O material na
fase líquida é considerado um fluido Newtoniano e a
aproximação de Boussinesq é utilizada.
Tanto na região líquida, quanto na região sólida, as
propriedades termofísicas são constantes e uniformes,
porém, diferentes entre si. O sistema de coordenadas
adotado é aquele onde suas coordenadas adaptam-se ao
contorno da geometria, e considera, quando
existe movimento de fronteira e/ou interface, sua
velocidade de deslocamento.
A intensidade na qual o fluido se movimenta provoca
mudanças na forma da interface e é de fundamental
importância no fenômeno da mudança de fase. No começo do
processo de mudança de fase, o modo de transferência de
calor na fase líquida é devido somente à condução de calor.
À medida que a velocidade do fluido aumenta, o processo de
transferência de calor por convecção começa a dominar. O
escoamento ocorre no regime laminar mas eventualmente torna-
se turbulento, o que aumenta significativamente as taxas
de transferência de calor ao longo da interface. Além
disso, como as partículas fluidas se deslocam mais
rapidamente há uma melhor distribuição destas taxas ao
longo da interface, com uma diminuição em sua curvatura.
O modelo de turbulência selecionado pertence à família de
modelos k-e. O modelo k-e tradicional é utilizado no núcleo
turbulento, e um outro conjunto de equaçõesdesenvolvido a
partir de dados de simulação numérica direta, é utilizado
na região próxima às paredes. A metodologia implementada
permite determinar naturalmente a transição do regime
laminar para o turbulento.
O presente trabalho apresenta uma nova metodologia no
tratamento da interface entre as regiões sólida e líquida.
Um volume de controle de espessura zero representa a posição
da interface. Uma vez resolvida a equação do balanço
combinado de massa e energia na interface, nenhum artifício
é necessário para se avaliar sua nova posição. Devido ao
salto de massa específica na interface alguma variação no
volume total do material é esperada.
Entretanto, o modelo atual não prevê aumento no volume
total do material e algum artifício deve ser utilizado para
adicionar ou retirar massa do domínio. A utilização do
volume de controle zero na interface permite retirar ou
adicionar massa sem a necessidade de termos de fonte
adicionais. Também é utilizado o artifício de redistribuir
os pontos nodais entre as fases sólida e líquida no intuito
de não alocar muitos pontos nodais em regiões de pequenas
espessuras. A redistribuição de pontos garante um
refinamento melhor junto à interface e, possibilita a
utilização de maiores intervalos de tempo sem introduzir
dificuldade de convergência.
Os resultados numéricos são comparados a dados
experimentais e resultados numéricos para os processos de
fusão e solidificação de materiais puros.
A boa concordância com dados experimentais revela que a
metodologia apresentada resulta numa melhora na resolução
deste tipo de problemas.