Notas sobre Transferência de Calor e Mecânica dos Fluidos Computacional

Embora menos significativa que a transferência de calor por convecção, a radiação térmica é relevante no projeto de motores de combustão interna, especialmente em motores de ignição por compressão, já que estes queimam combustíveis que produzem proporcionalmente grande quantidade de gases que são fortes emissores e absorvedores de radiação térmica. Este artigo trata da geração de uma malha 3D axissimétrica baseada em elementos de volume e seu uso na solução da Equação da Transferência Radiativa empregando o Método da Transferência Discreta (DTM da terminologia em língua inglesa Discrete Transfer Method ). Embora existam vários programas geradores de malha disponíveis, eu resolvi implementar meu próprio programa, já que tenho meu próprio algoritmo do DTM, o qual programei durante o meu mestrado. Como o esperado, a dificuldade foi justamente modelar a geometria relativamente complexa da câmara de combustão de um motor de combustão interna. Tive de desenhar a geometria escolhida e ajustar...

       Certa vez resolvi uma lista de exercícios, na qual o professor pediu para deduzir e resolver numericamente a denominada Solução de Blasius da camada limite laminar sobre uma placa plana. O resultado foi o gráfico aparece à esquerda da figura, cuja abscissa representa a velocidade do escoamento e a ordenada representa a distância a partir da superfície da placa em contato com o escoamento. Até aí nada de mais, porém algum tempo atrás eu encontrei uma fotografia da camada limite laminar (infelizmente eu não tenho certeza do nome do livro onde achei a foto). Ela aparece no centro da figura. A figura da direita mostra a sobreposição da solução do modelo matemático com o resultado experimental.      O código-fonte escrito em FORTRAN90 e usado para resolver a Equação de Blasius está listado a seguir. Para a sua implementação não foi empregado o processo de marcha denominado  Shooting Method , sugerido em Bejan (2013, p.83), mas sim foi feita a di...

     Um tempo atrás implementei uma rotina para resolver a equação de Colebrook-White, que descreve o fator de atrito em escoamentos turbulentos. Sendo uma equação transcendental, não é possível isolar o fator de atrito diretamente. Por isso usei o método da bisseção para resolvê-la numericamente.      Depois tive uma ideia: construir o Diagrama de Moody que aparece nos livros de Mecânica dos Fluidos. Tomei os valores típicos de rugosidade relativa e/D e resolvi para cada valor, e pelo menos 1000 valores do número de Reynolds. Também inclui a solução para escoamento laminar, obtendo o seguinte diagrama: A rotina de solução da Equação de Colebrook-White é mostrada a seguir. Ela é escrita em FORTRAN90. subroutine Fator_de_Atrito_Moody(ro,um,ni,e_D,Re_D,fator_de_atrito)   implicit none integer :: tipo_esc ! Tipo de escoamento (1 p/ laminar; 2 p/ transição e 3 p/ turbulento) real(8) , intent (in) :: ro       ! Massa especí...