Estudi paramètric del coeficient de convecció en bufadors d'aire mitjançant programari CFD

Abstract

El grup GREFEMA de la UdG té una línia de recerca dins la mecànica de fluids computacional relacionada amb els càlculs de coeficients de convecció. Una part d'aquesta investigació es centra en l’estudi dels bufadors que incideixen rajos d’aire sobre una superfície. La configuració de rajos incidents és àmpliament usada en diversos processos industrials donada la seva alta capacitat en termes de transferència de calor. En el present projecte es fa un estudi del coeficient de convecció en la configuració d’un sol raig incident mitjançant programari CFD. No obstant, la modelització numèrica de la configuració de rajos incidents és complexa degut a les característiques que presenta el flux. Un dels principals inconvenients és a l’hora d’analitzar el flux a prop de la paret. El fet que les funcions de paret disponibles són adequades per a fluxos que circulen paral•lelament sobre una superfície, implica que s’haurà d’aconseguir un mallat suficientment fi per a modelitzar totes les zones a prop de la paret. Així s’evitarà l’ús de les funcions de paret. L’objectiu del projecte és analitzar diferents models turbulents a l’hora de predir el coeficient de convecció i comprovar quin és el mètode que presenta millor afinament respecte assajos experimentals seleccionats de la bibliografia. Un cop escollit el model que presenta un millor ajust, es durà a terme un estudi paramètric més extensiu per comprovar l’efecte de diferents variables en el coeficient de convecció.

Els models turbulents que s’avaluen són els models RANS de 2 equacions, disponibles en el programari ANSYS CFX. Aquests són: k-ε, k-ε RNG, k-ω, k-ω SST. Degut a que una de les característiques que presenten els models estàndard de dos equacions és la generació excessiva de turbulència en zones d’estancament, es contrastarà també l’efecte de la simulació dels diferents models amb la combinació del limitant de producció Kato Launder