Convecção Natural Em Cavidades Retangulares Aquecidas Em Um Lado E Resfriadas No Topo

Abstract

Em várias aplicações de engenharia e processos que ocorrem naturalmente, o
fenômeno da transferência de calor por convecção natural desempenha um papel importante
na análise dessas aplicações. Existem numerosos estudos na literatura analisando o processo
de convecção natural em cavidades, na sua maioria admitindo paredes laterais termicamente
ativas e paredes horizontais isoladas termicamente. Entretanto, poucos trabalhos utilizam-se
de outras condições, tal como uma parede lateral aquecida e o topo resfriado, com as outras
duas paredes isoladas. Esse caso é de especial interesse em aplicações com topo resfriado.
Nesse trabalho analisou-se numericamente o fenômeno da convecção natural bidimensional
de um fluido contido em uma cavidade aquecida em um lado e resfriada no topo através da
formulação vorticidade-função corrente. Os comportamentos do escoamento e do transporte
de energia são investigados para uma determinada faixa de números de Rayleigh e algumas
relações de aspecto. A solução do sistema de equações diferenciais não-lineares do modelo
matemático do problema é obtida numericamente aplicando-se a técnica dos elementos
finitos. Analisou-se também o comportamento do número de Nusselt na parede aquecida da
cavidade.