Simulación numérica de la transferencia de calor transitoria, en un plano transversal de un tubo sometido a distintas condiciones de borde

ALDANA CORREA, DELFINA; ESTEBAN, ESTER SONIA; ARAMAYO, ANA MARIA ; CHAUQUE, FATIMA ELISABET; CARDON, LUIS

La Plata

Otro; LXVII Reunión de Comunicaciones Científicas de la Reunion Anual de la Union Matemática Argentina; 2019

Universidad Nacional de la Plata

{ En este trabajo, se presenta los resultados obtenidos en el marco del desarrollo de una Beca para el Estímulo a las Vocación Científica (EVC-CIN), en el que se tiene como objetivo el análisis de la transferencia de calor de tubos enterrados,a fin de mejorar el funcionamiento de diferentes dispositivos térmicos, tales como intercambiadores de calor, sistemas de refrigeración y pisos radiantes. En esta etapa inicial del trabajo, se ha realizado la simulación numérica de la transferencia de calor en el interior de un tubo, considerando que en la parte superior del caño se encuentra a una temperatura dada, en tanto que en la parte inferior está sometida a diferente condición de borde. El modelo matemático que describe el problema planteado es: $displaystyle ho c_{p} dfrac{partial T}{partial t}=abla cdot left( kabla Tight)$, siendo $T$ el campo de temperatura,$t$ el tiempo,$ho $ la densidad del material, $c_{p}$ la capacidad calorífica y $k$ la conductividad térmica. Se ha utilizado las coordenadas polares para la discretización del dominio. Se ha desarrollado códigos computacionales para especificar por zonas, las distintas propiedades físicas, tales como la conductividad térmica, densidad y capacidad calorífica, así como imponer las temperaturas de borde no uniforme. Se ha implementado el modelo numérico de volúmenes finitos, en sus dosvariantes: partición del dominio de cálculo y posterior ubicación de losnodos en el centro de cada uno de los elementos de la partición (cell-centered);y la segunda consistente en posicionar los nodos y luego ubicar las caras,equidistantes a dos nodos vecinos (vertex-centered). Se ha realizado los procedimientos habituales del estudionumérico tales como independencia de la red, validación delcódigo con resultados teóricos y experimentales. Se ha obtenidola evolución temporal de los patrones de temperatura a lo largode cada plano transversal del caño y se ha iterado temporalmentehasta alcanzar el estado estacionario. La experiencia ha sido satisfactoria, se ha avanzado significativamente con la formación académica de la becariaen el campo del análisis numérico y sus aplicaciones térmicas.Se ha elaborado un código base que permitirá añadir módulos computacionalespara estudiar problemas más complejos, tales como transferencia de calor en tubos enterrados característicos de los pisos radiantes.}