Implementaςão do Módulo de Trocas Térmicas num Simulador Baseado no Método Moving Particle Semi-Implicit (MPS)

Abstract

Tendo em vista a análise de escoamentos complexos, mais especificamente a avaliação da temperatura e sua influência no escoamento, neste artigo o método Moving Particle Semi-Implicit (MPS) é adotado como base para o desenvolvimento de um simulador de escoamento com trocas térmicas. A formulação lagrangiana do MPS permite que sejam eliminados os termos advectivos das equações governantes e junto com eles os efeitos de difusão numérica inerentes da discretização em formulações eulerianas. Sendo assim na equação de conservação de energia, resta apenas o laplaciano da temperatura, os coeficientes térmicos próprios de cada material e a variação da temperatura no tempo. O empuxo devido a diferença de densidade por temperatura é modelado utilizando a aproximação de Boussinesq. Como parte da validação são simulados casos de condução térmica em sólidos e transferência de calor entre sólidos e fluidos, seus resultados são comparados com soluções analíticas conhecidas para estes casos obtendo resultados promissores. Adicionalmente são simulados casos de instabilidade de RayleighBenard para a análise da convecção natural, cujos resultados preliminares se mostram de acordo com o esperado teoricamente e com resultados de outros autores.