Simulación bidimensional del flujo de convección libre en una cavidad cuadrada utilizando el método de la ecuación de Boltzmann en redes
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Resumen en español
La convección es un fenómeno fundamental encontrado en varias aplicaciones atmosféricas e industriales. En el presente artículo se presenta la simulación numérica del flujo en una cavidad, calentada en una de sus paredes, en régimen laminar, números de Rayleigh (Ra) de 103 ≤ Ra ≤106 y para un número de Prandtl de Pr = 0,7, mediante el método de la ecuación de Boltzmann en redes (LBE). Esta técnica ha demostrado ser muy eficiente y poderosa en la dinámica de fluidos computacional (CFD). La velocidad del flujo se calcula a partir del uso de la tradicional función densidad de distribución en el modelo D2Q9 (de dos dimensiones y nueve velocidades) y la temperatura se obtiene a partir de la inclusión de una función de densidad de distribución de energía interna en un modelo D2T5 (dos dimensiones y cinco temperaturas). El nuevo modelo térmico utilizado demostró ser estable y los resultados obtenidos demuestran una gran exactitud al ser comparados con los resultados obtenidos experimental y numéricamente, mediante otros métodos de CFD.
Resumen
A convecção é um fenômeno fundamental encontrado em varias aplicações atmosféricas e industriais. En o presente artigo se apresenta a simulação numérica do fluxo em uma cavidade, aquecida em uma de suas paredes, em regime laminar, números de Rayleigh (Ra) de 103 ≤ Ra ≤106 e para um número de Prandtl de Pr = 0,7, mediante o método da equação de Boltzmann em redes (LBE). Esta técnica demonstrou ser muito eficiente e poderosa na dinâmica de fluidos computacional (CFD). A velocidade do fluxo é calculada a partir do uso da tradicional função densidade de distribuição no modelo D2Q9 (de duas dimensões e nove velocidades) e a temperatura é obtida a partir da inclusão de uma função de densidade de distribuição de energia interna em um modelo D2T5 (duas dimensões e cinco temperaturas). O novo modelo térmico utilizado demonstrou ser estável e os resultados obtidos demonstram uma grande exatidão quando comparados com os resultados obidos experimental e numericamente, mediante outros métodos de CFD.
Resumen en ingles
Convection is a key phenomenon found in different atmospheric and industrial applications. This work presents the numerical simulation of flow in a cavity which has been heated on one wall, in laminar regime, with Rayleigh numbers (Ra) of 103 ≤ Ra ≤ 106 and a Prandtl number of Pr = 0.7, through the lattice Boltzmann equation method -LBE. This technique has proven to be very efficient and powerful in computational fluid dynamics -CFD- (Y. W. Know, 2006). The flow velocity is calculated based on the use of density distribution function in the model D2Q9 -, with two dimensions and nine velocities. Temperature readings are obtained through the model D2T5 -, with two dimensions and five temperatures. The new thermal model used showed to be stable, and the results are highly accurate compared to the experimental and numerical results obtained through other CFD methods.
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Notas
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Identificador ISBN
Identificador ISSN
0123-2126