Transferência de Calor por Convecção Natural em uma Cavidade Cúbica: Formação de Padrões e Perda de Simetria

Abstract

A transferência de calor por convecção natural transiente em um fluido confinado em recintos é um problema relacionado a diferentes situações práticas. O condicionamento de produtos na indústria de alimentos, a calefação ou refrigeração, são exemplos de aplicação para este tipo de problema convectivo.
O problema específico aqui analisado diz respeito ao aquecimento transiente de uma cavidade 3D completamente cheia, inicialmente a uma temperatura T0. Em um determinado momento, todas as paredes da caixa são aquecidos a uma temperatura TW, maior que T0. O calor se propaga por convecção
natural em recintos até o seu equilíbrio térmico completo. Este problema é analisado aqui por simulações numéricas e comparado com dados experimentais. Diferentes situações do número de Rayleigh iniciais são observados, para uma determinada geometria de cavidade. As simulações numéricas são realizadas utilizando o programa OpenFOAM através da hipótese de Boussinesq. Uma discussão sobre a topologia, padrões do escoamento e perda de simetria dentro da cavidade e os efeitos da convecção natural são apresentados.