Mostrar registro simples

dc.creatorAlmeida, Vagner Flores de
dc.date.accessioned2023-11-16T11:43:28Z
dc.date.available2023-11-16T11:43:28Z
dc.date.issued2023-10-11
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/30509
dc.description.abstractNatural convection from elliptical tubes is present in many engineering applications. Electric power transformers are examples of equipment that use a bundle of elliptical tubes setting radiators to dissipate the heat generated in this electric machine. Due to the high cost and great importance of transformers for the electrical power networks, it is essential to analyse the thermal performance of these machines. However, experimental tests may require huge efforts in terms of setup and time resources. Given this situation, CFD techniques become a great ally for the investigation of heat transfer in transformer radiators. Current scientific literature does not provide specific numerical studies on a bank of vertical elliptical tubes similar to that used in transformer radiators. In order to fill this gap, this work proposes carrying out a numerical study on a representative computational model of the elliptical tubes radiator, aiming to obtain numerical correlations of the average Nusselt number as a function of the Rayleigh number and the spacing between tubes. The numerical study of the above physical problem is achieved by the finite volume method. To this end, the tools from the Ansys® R2021 commercial package are used both in the pre-processing and to solve the governing equations in order to obtain the heat transfer rate from the elliptical tubes to the ambient air. The CFD model consists of a bundle of vertical elliptical tubes immersed in a volume of quiescent air. The surfaces of elliptical tubes are defined as walls assigned to constant temperature. The flow was assumed to be three-dimensional, in steady-state condition and laminar. Air was modeled as according to the incompressible ideal gas law. The values of the average Nusselt number of elliptical tubes are computed for different ambient temperature values and in different distance configurations between the tubes. From the results of the various simulations, numerical correlations are proposed for the Nusselt number, which may serve as a guide for numerical studies of transformers as well as for optimizing the design of elliptical tubes radiators.eng
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectConvecção naturalpor
dc.subjectSimulação computacionalpor
dc.subjectRadiador de tubos elípticospor
dc.subjectNúmero de Nusseltpor
dc.subjectNatural convectioneng
dc.subjectCFDeng
dc.subjectElliptical tube radiatoreng
dc.subjectNusselt numbereng
dc.titleEstudo numérico da convecção natural em um banco de tubos elípticos verticaispor
dc.title.alternativeNumerical study of natural convection in a bundle of vertical elliptical tubeseng
dc.typeDissertaçãopor
dc.description.resumoO fenômeno da convecção natural em tubos elípticos está presente em diversas aplicações da engenharia. Os transformadores elétricos de potência são exemplos de equipamentos que utilizam um conjunto banco de tubos elípticos que formam radiadores com a finalidade de dissipar o calor gerado nesta máquina elétrica. Devido à grande importância dos transformadores para o setor elétrico e seu alto custo, torna-se imprescindível a análise da performance térmica destas máquinas. No entanto, os testes experimentais podem demandar uma grande quantidade de recursos físicos, humanos e de tempo. Com este cenário, as simulações CFD tornam-se uma grande aliada para a investigação da transferência de calor nos radiadores dos transformadores. A literatura cientifica atual não disponibiliza estudos numéricos específicos em um banco de tubos elípticos verticais similar ao empregado nos radiadores dos transformadores. Diante desta lacuna, esta pesquisa propõe a realização de um estudo numérico em um modelo computacional representativo do radiador de tubos elípticos, com o objetivo de obter correlações numéricas que relacionem o número de Nusselt médio com o número de Rayleigh e o distanciamento entre os tubos. O estudo numérico do problema físico acima é abordado pelo método dos volumes finitos. Para tal, as ferramentas do pacote comercial Ansys® R2021 são empregadas tanto no pré-processamento, quanto para resolver as equações governantes e avaliar a transferência de calor dos tubos elípticos para o ar ambiente. O modelo CFD consiste em um banco de tubos elípticos verticais imersos em um volume de ar quiescente. As superfícies dos tubos elípticos são definidas como paredes submetidas a temperatura constante. A transferência do calor da parede dos tubos para o ar foi tratada como um problema tridimensional em regime permanente. O ar foi assumido como gás ideal incompressível em escoamento laminar. São computados os valores do número de Nusselt médio dos tubos elípticos para diferentes valores de temperatura ambiente e nas diferentes configurações de distanciamento entre os tubos. Com os resultados das diversas simulações realizadas, são propostas correlações numéricas para o número de Nusselt, as quais poderão servir de guia para estudos numéricos dos transformadores bem como para otimização dos radiadores de tubos elípticos.por
dc.contributor.advisor1Falcão, Carlos Eduardo Guex
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3772992795723961por
dc.contributor.referee1Barreto, Eduardo Xavier
dc.contributor.referee2Zancanaro Júnior, Flavio Vanderlei
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0375596190234383por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEngenharia Mecânicapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânicapor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICApor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


Arquivos deste item

Thumbnail
Thumbnail

Este item aparece na(s) seguinte(s) coleção(s)

Mostrar registro simples

Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
Exceto quando indicado o contrário, a licença deste item é descrito como Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International