Fluido interno

Flujo Interno:
RESUMEN
El presente trabajo muestra resultados de transporte de calor y masa (doble) al interior de una cavidad rectangular ocasionado por un flujo conectivo forzado y natural (mixto). El modelo matemático consta de las ecuaciones de Navier-Stokes para describir el flujo laminar de un fluido incompresible. Además es modelado el transporte de calor y masa a través de dosecuaciones diferenciales lineales de segunda orden, incorporando en forma lineal los efectos de los gradientes de concentración y de temperaturas. El modelo matemático es resuelto numéricamente a través del Método de Volúmenes
Finitos descrito en coordenadas curvilíneas y variables localizadas, representando los términos difusivos a través de diferencia central y usando un esquema potencial para lostérminos conectivos. Se muestran resultados originales de patrones de flujo: Isotermas, izo concentraciones y números de Nusselt y de Sherwood en regiones características para el problema de flujo interno mixto con difusión de calor y masa.

Palabras clave: Difusión, convección, cavidad rectangular, flujo laminar, simulación

Consideraciones Generales
CONDICIONES DE ENTRADA
• Se debe distinguirentre región de entrada y región completamente desarrollada.
• Efectos Hidrodinámicos: Asumiendo flujo laminar con perfil de velocidad uniforme a la
Entrada de un tubo circular.

–Capa límite de velocidad es desarrolla sobre la superficie del tubo y crece cuando x aumenta.
–Región no viscosa que se contrae a medida que la capa límite crece.
La velocidad en el centro cambio cuando aumenta?
Sisí, cómo cambia?
–Luego las capas limites confluyen en el centro, el perfil de velocidad se vuelve
Parabólico e invariante con.
Se dice que el flujo estacompletamente
Desarrolladohidrodinamicamente.
Cómo el perfil de velocidad de un flujo completamente desarrollado en régimen laminar
difiere para flujo turbulento?
Efectos Térmicos: Asumamos en la entrada de un tubo circular unatemperatura
Uniforme

Se dice entonces que el perfil de
Temperatura esta completamente desarrollado
–Luego las capas límites fusionan, la forma del perfil de temperatura
Adimensional
se hace independiente.
–La capa límite térmico se desarrolla sobre la superficie del tubo y crece cuando crece.
–El núcleo isotérmico se angosta a medida que la capa límite térmica crece.
El perfil de temperatura esinvariante con en una región completamente
desarrollada térmicamente?

MODELO FÍSICO
El problema físico en estudio corresponde a uno de convección mixta con difusión doble de calor y masa esquematizado en la figura 1. En esta se puede observar una cámara rectangular, de altura H y ancho L. En términos generales, las paredes verticales son impermeables con temperaturas constantes Th y Tc y lashorizontales son consideradas adiabáticas con
concentraciones Ch y Cl. Además existe ingreso (velocidad uniforme V) y salida de masa en una sección de altura de en las paredes verticales. Dependiendo de los valores en los contornos se pueden tener problemas asintóticos ampliamente difundidos en la literatura especializada:

Convección natural (V = Ch = Cl = 0), convección forzada
(Th = Tc = Ch= Cl = 0), convección mixta (Ch = Cl = 0) y Difusión doble (V= 0).
Figura 1. Esquema del problema

MODELO MATEMÁTICO
Dominio fluido
El modelo matemático considera las ecuaciones de Continuidad, momentum (Navier-Stokes), energía y masa Para un fluido incompresible de densidad, viscosidad Dinámica ��, conductividad k, difusividad D y afectado Por la fuerza gravitacional g como mostrado en lasEcuaciones (1-4).

Donde T representa la temperatura [K], ��A la densidad de la especie transportada A [kg/m3], cp calor específico [J/kg K], k conductividad [W/m K], DA-B coeficiente de Difusión de masa A en el medio B [m2/s], n��T , fuente de
energía [W/m3] y n��A fuente de masa [kg/s m3]. En este contexto, las fuerzas de empuje debido a la variación de densidad, considerando efectos de...