NUMERICAL STUDY FOR OBTAINING THE REASON OF THE FINAL APPEARANCE OF A FLIP IN THE FUSION PROCESS OF PHASE CHANGE MATERIAL (PCM)

Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia - RIPE

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Title NUMERICAL STUDY FOR OBTAINING THE REASON OF THE FINAL APPEARANCE OF A FLIP IN THE FUSION PROCESS OF PHASE CHANGE MATERIAL (PCM)
Estudo numérico para obtenção da razão de aspecto ótima de uma aleta no processo de fusão de material de mudança de fase (PCM)
 
Creator Becker, Fábio
Oliveski, Rejane de Césaro
Rocha, Luiz Alberto Oliveira
 
Description With the increasing use of renewable energy sources, several studies on the use of phase change materials (PCM) have gained worldwide prominence. Many of these focus on their use in cavities. For an internally finned rectangular cavity containing the lauric acid PCM in the melting process, this work aims to verify the influence of the fin aspect ratio, as well as, by geometric optimization, determine the optimum aspect ratio, which will minimize the time of the PCM melting process. For the cases studied, the fin is positioned horizontally in the center of the right wall of the cavity, its dimensions being altered by varying its aspect ratio, for a fraction area of 0.01. Numerical simulations were performed in Fluent software, with the mathematical model based on equations of mass conservation, momentum and energy conservation. In the phase change process the enthalpy-porosity model was used. The mathematical and numerical models were validated based on experimental results obtained from the literature. The computational meshes were evaluated through the GCI method, where it obtained an index of 1.9 % in relation to the mesh used. The results of liquid fraction as a function of time showed that there was a reduction of approximately 19 % in the total time of the PCM fusion process, between the aspect ratios of 0.026 and 0.6, respectively. Thus, for this study, the lowest aspect ratio was obtained as the optimal aspect ratio for the fin.
Com a crescente utilização de fontes de energia renováveis, diversos estudos sobre a utilização de materiais de mudança de fase (PCM) ganharam destaque mundial. Muitos destes, concentram-se na sua utilização em cavidades. Para uma cavidade retangular aletada internamente, contendo o PCM ácido láurico em processo de fusão, este trabalho tem por objetivo verificar a influência da razão de aspecto da aleta, bem como, por otimização geométrica, determinar a razão de aspecto ótima, a qual minimizará o tempo do processo de fusão do PCM. Para os casos estudados, a aleta encontra-se posicionada horizontalmente no centro da parede direita da cavidade, sendo suas dimensões alteradas através da variação da sua razão de aspecto, para uma fração de área de 0,01. As simulações numéricas foram realizadas no software Fluent, com o modelo matemático baseado nas equações da conservação da massa, quantidade de movimento e conservação da energia. No processo de mudança de fase utilizou-se o modelo entalpia-porosidade. Os modelos matemático e numérico foram validados com base em resultados experimentais obtidos da literatura. As malhas computacionais foram avaliadas através do método GCI, onde obteve-se um índice de 1,9 % em relação a malha utilizada. Os resultados obtidos de fração de líquido em função do tempo mostraram que houve uma redução de, aproximadamente, 19 % no tempo total do processo de fusão do PCM, entre as razões de aspecto de 0,026 e 0,6, respectivamente. Dessa forma, para este estudo, obteve-se a menor razão de aspecto como razão de aspecto ótima para a aleta.
 
Publisher Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia
 
Date 2019-01-15
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
 
Format application/pdf
 
Identifier http://periodicos.unb.br/index.php/ripe/article/view/19149
10.26512/ripe.v5i1.19149
 
Source Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia; Vol 5 No 1 (2019): Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia - RIPE; 13-21
Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia; v. 5 n. 1 (2019): Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia - RIPE; 13-21
2447-6102
10.26512/ripe.v5i1
 
Language por
 
Relation http://periodicos.unb.br/index.php/ripe/article/view/19149/20191
 
Rights Copyright (c) 2019 Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia
http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0
 

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