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AbstractAbstract
[en] In this research work a numerical model for the solution of two-dimensional natural convection problems in arbitrary cavities of a Boussinesq fluid is presented. The conservation equations are written in a general curvilinear coordinate system which matches the irregular boundaries of the domain. The nonorthogonal system is generated by a suitable system of elliptic equations. The momentum and continuity equations are transformed from the Cartesian system to the general curvilinear system keeping the Cartesian velocity components as the dependent variables in the transformed domain. Finite difference equations are obtained for the contravariant velocity components in the transformed domain. The numerical calculations are performed in a fixed rectangular domain and both the Cartesian and the contravariant velocity components take part in the solutiomn procedure. The dependent variables are arranged on the grid in a staggered manner. The numerical model is tested by solving the driven flow in a square cavity with a moving side using a nonorthogoanl grid. The natural convenction in a square cavity, using an orthogonal and a nonorthogonal grid, is also solved for the model test. Also, the solution for the buoyancy flow between a square cylinder placed inside a circular cylinder is presented. The results of the test problems are compared with those available in the specialized literature. Finally, in order to show the generality of the model, the natural convection problem inside a very irregular cavity is presented. (Author)
[pt]
Este trabalho visa a obtencao da solucao numerica para o problema da conveccao natural laminar em cavidades bidimensionais fechadas com fronteiras arbitrarias. O fenomeno da conveccao natural e consequencia da acao de forcas de flutuacao, as quais sao modeladas de acordo com a aproximacao de Boussinesq. As equacoes de conservacao que governam o problema sao resolvidas sobre sistemas de coordenadas nao-ortogonais adaptados as fronteiras das cavidades. As malhas nao-ortogonais sao geradas a partir da solucao de um sistema adequado de equacoes elipticas. As equacoes da continuidade e de conservacao da quantidade de movimento sao transformadas do sistema cartesiano para o curvilineo generalizado mantendo as velocidades cartesianas como variaveis dependentes. Em seguida, sao aproximadas em diferencas finitas e modificadas para conter as velocidades normais as linhas coordenadas. O trabalho de computacao e executado no plano transformado, e do esquema numerico desenvolvido participam tanto as velocidades cartesianas quanto as contravariantes. As variaveis dependentes das equacoes de conservacao sao localizadas convenientemente sobre os pontos de grade de maneira desencontrada. O esquema numerico e testado resolvendo-se o problema hidrodinamico laminar de fluxo em cavidade quadrada com um lado movel, empregando grade nao-ortogonal. Em etapa posterior resolve-se o problema da conveccao natural laminar em uma cavidade quadrada usando sistemas de coordenadas ortogonal e nao-ortogonal. Obtem-se tambem a solucao para o problema da conveccao natural laminar em torno de um tubo quadrado envolvido concentricamente por um cilindro circular, usando grade nao-ortogonal. Finalmente, com o objetivo de demonstrar a generalidade do metodo, resolve-se o problema da conveccao natural laminar para uma cavidade de fronteiras completamente irregulares. (Autor)Original Title
Solucao numerica de problemas bidimensionais de conveccao natural em cavidades arbitrarias
Primary Subject
Source
1985; 183 p; Tese (M.Sc.).
Record Type
Miscellaneous
Literature Type
Thesis/Dissertation
Report Number
Country of publication
LanguageLanguage
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