An Eigenvalue Formulation for Heat Transfer in Periodic Geometries

M. STORTI; GARELLI, L.; GUSTAVO A. RÍOS RODRIGUEZ; DORELLA, JONATHAN J.; CRUCHAGA, MARCELA

Monterrey, MX

Conferencia; ISUM. X International Supercomputing Conference in Mexico; 2019

Sociedad Mexicana de Supercomputo (SOMEXSU A.C., REDMEXSU, CUDI)

En muchos dispositivos intercambiadores de calor como ser radiadores, el cuello de botella principal en la transferencia de calor es la conducción de calor desde la parte central del fluido en el canal hacia las paredes. Dispositivos pasivos como los generadores de vórtices (VGs) pueden usarse para aumentar la transferencia de calor promoviendo un flujo secundario. En este trabajo, la transferencia de calor en arreglos periódicas de VG se calcula mediante un problema de valor propio en la celda típica. De esta forma, cálculos precisos del coeficiente efectivo de transferencia de calor se pueden calcular de manera más eficiente, permitiendo la optimización de los VG. La técnica se puede aplicar también a arreglos periódicos de tubos o aletas, o combinaciones de ellos permitiendo de esta forma realizar simulaciones sobre mallas muy refinadas de una celda típica. Existen diferentes variantes de la metodología como ser: realimentar el campo de temperaturas a la entrada de la celda con el campo de temperaturas a la salida renormalizada, tranformar las ecuaciones de manera de tener un problema periódico, o exportar las matrices y hacer un cálculo directo de autovalores sobre el problema de interfase. Se muestran resultados sobre geometrías periódicas en canales de aceite y de aire para radiadores de transformadores de potencia.