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Coleção Digital
Título: SOLIDIFICATION AND FUSION OF PURE SUBSTANCES UNDER THE INFLUENCE OF LAMINAR AND TURBULENT NATURAL CONVECTION Autor: LUIZ JOAQUIM CARDOSO ROCHA
Instituição: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO - PUC-RIO
Colaborador(es):
ANGELA OURIVIO NIECKELE - ADVISOR
Nº do Conteudo: 1776
Catalogação: 27/07/2001 Idioma(s): PORTUGUESE - BRAZIL
Tipo: TEXT Subtipo: THESIS
Natureza: SCHOLARLY PUBLICATION
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@1
Referência [en]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=1776@2
Referência [es]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=1776@4
Referência DOI: https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.1776
Resumo:
Formato DC | MARC |
Título: SOLIDIFICATION AND FUSION OF PURE SUBSTANCES UNDER THE INFLUENCE OF LAMINAR AND TURBULENT NATURAL CONVECTION Autor: LUIZ JOAQUIM CARDOSO ROCHA
Nº do Conteudo: 1776
Catalogação: 27/07/2001 Idioma(s): PORTUGUESE - BRAZIL
Tipo: TEXT Subtipo: THESIS
Natureza: SCHOLARLY PUBLICATION
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@1
Referência [en]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=1776@2
Referência [es]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=1776@4
Referência DOI: https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.1776
Resumo:
Solidification and fusion belong to a class of transient
heat transfer problems known as phase change problems or
moving boundary problems. The solution of this class of
problems presents an additional difficulty concerning the
movement of the interface. This movement is due to the
absorption or removal of the latent heat at the interface.
As a consequence the position of the interface is not
known, being part of the solution.
At the present work, the transient phase change of a pure
substance is considered in the presence of natural
convection in a closed two dimensional cavity.
The interface is a well-defined boundary at the phase
change temperature. The liquid phase is assumed to be
Newtonian and the Boussinesq approximation is adopted. The
properties of both liquid and solid phases are constant,
although different of each other. A non-orthogonal
coordinate system, which adapts to the geometry, is
employed. This coordinate system moves with
time to adapt to the varying interface position.
The intensity of the fluid movement promotes changes in the
interface shape, and it is extremely important for the
phase change phenomena. At the beginning of the phase
change process, the heat transfer mechanism at the liquid
phase is due only to conduction.
As the fluid velocity increases, the heat transfer by
convection begins to dominate the process. The flow is
laminar, and eventually the fluid flow becomes turbulent,
substantially increasing the heat transfer rate along the
interface. Further, since the fluid particles move
more rapidly, theses heat fluxes along the interface are
better distributed, causing a reduction of the interface
curvature.
The turbulence model selected belongs to the k-e family.
The traditional k-e é employed at the turbulent core and
another set of equations, developed based on direct
numerical simulation data, is employed at the near wall
region. The methodology is capable of determining the
transition from laminar to turbulent flow.
The present works presents a new methodology to determine
the interface between solid and liquid regions. A zero
thickness control volume represents the interface position.
Once the mass and energy balance equations are solved at
the interface, no further schemeis necessary to evaluate
its new position. The zero thickness control volume at the
interface allows the mass to be conserved at the liquid
region without the need of any special treatment, in spite
of the specific mass jump across the interface. The grid
distribution is adjusted between the liquid and solid phase
during the phase change process, in order to optimize the
grid distribution in the domain. Further, the grid
redistribution allows the use of larger time steps, without
convergence difficulties.
The numerical results are compared with experimental and
numerical data available in the literature for fusion and
solidification of pure substances. The good agreement
reveals that the presented methodology furnishes an
improved solution for this type of problems. The point
redistribution allows the specification of larger time
steps without compromising the convergence and precision.
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CHAPTER 5 |