Estudio Numérico de la Transferencia de Calor en Recintos Trapezoidales de Baja Razón de Aspecto Calentados por Debajo

Abstract

En este trabajo se realiza un estudio numérico del problema de convección natural transitoria en un recinto trapezoidal, cuyas paredes activas (inferior y superior) se inclinan en forma simétrica. La razón de aspecto, cociente entre altura máxima y largo del recinto, varía entre 0.1 y 0.5, el ángulo de inclinación de las paredes del recinto varía de 0 (geometría rectangular) hasta un ángulo máximo (geometría prácticamente triangular). La revisión bibliográfica realizada por (A. Baïri et. al. Appl. Thermal Eng. 63: 304-322 (2014)), a pesar de ser exhaustiva, no reporta trabajos para geometrías trapezoidales en régimen de Rayleigh-Benard. Dada la importancia de las aplicaciones que este tipo de configuraciones, este trabajo se propone continuar con el estudio numérico de la convección natural en recintos trapezoidales, calentados por debajo. En este trabajo se presenta y describe las características de flujo que se desarrolla en el interior del recinto, la evolución temporal del número de Nusselt. Se obtiene correlaciones entre el número de Nusselt, Rayleigh, ángulo de inclinación y razón de aspecto. En un trabajo anterior (S. Esteban, et al., AVERMA, 3: 08.173-08.183, (2015)) se analizó la misma geometría para razones de aspecto 0.8 a 1.2, obteniéndose que para ángulos menores e iguales a 12º el problema se puede considerar como del tipo calentado por debajo, utilizando la altura promedio del recinto como longitud característica. En tanto que, para ángulos mayores a 12º la longitud característica utilizada fue la proyección vertical de los lados inclinados y el problema, a estos ángulos, puede considerarse del tipo calentado de lado. El cambio de comportamiento térmico, para razones de aspectos cercanas a uno se produce a un ángulo crítico igual a 12º. Uno de los objetivos del presente trabajo es analizar la existencia de un ángulo crítico para bajas razones de aspecto, y en tal caso, determinar las longitudes características correspondientes, para calcular el número de Nusselt y de Rayleigh.