MODELAGEM SEMI-EMPÍRICA E NUMÉRICA DO COEFICIENTE DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO EM SISTEMAS ALETADOS SEGUNDO ONDAS BIMODAIS ERRÁTICAS

Resumo

O estudo dos perfis térmicos em sistemas convectivos é desafiador devido às complexas relações entre as variáveis envolvidas, especialmente em presença de escoamento turbulento e geometrias não triviais. A lei de resfriamento de Newton, encapsulada pelo coeficiente de transferência de calor por convecção h, sintetiza essa complexidade. Este estudo busca desenvolver um modelo semi-empírico e numérico para determinar o coeficiente h de sistemas aletados retangulares em meio turbulento, utilizando o método de Ondas Quadradas Aleatórias (OQA). O método OQA introduz funções de partição da temperatura T*, coeficiente de redução, superposição e RMS da velocidade para contornar o problema do não-fechamento estatístico. A metodologia envolveu o tratamento estatístico com balanço de momentos centrais da equação da conservação da energia, seguido pela solução algebricamente para obter um sistema de duas equações diferenciais não lineares relacionando T* e . Essas equações foram resolvidas numericamente pelo método de Runge-Kutta de quarta ordem. Soluções preliminares revelaram instabilidades anômalas em pontos de descontinuidade do sistema, levando à implementação de um sistema de passo variável e um salto matemático linear sobre a região da descontinuidade para eliminar os efeitos de instabilidade. Com isso, foram obtidos perfis térmicos mais próximos da expectativa física. Os resultados numéricos foram então utilizados na lei de resfriamento de Newton para determinar o coeficiente h. Notavelmente, o modelo obtido não depende diretamente das propriedades térmicas do fluido, mas sim do comprimento do salto linear e do gradiente de no topo da aleta. Para trabalhos futuros, sugere-se revisitar o processo de modelagem com foco no comportamento das propriedades térmicas ao longo da equacionamento.