Orientador: Kamal Abdel Rodi Ismail

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica

Resumo: É apresentado um estudo teórico e experimental do processo transiente de mudança de fase, por super-resfriamento, de líquido escoando em regime laminar no interior de um duto. Considerando o balanço de energia nas regiões sólida, líquida e frente de solidificação é proposto um modelo...

Resumo: É apresentado um estudo teórico e experimental do processo transiente de mudança de fase, por super-resfriamento, de líquido escoando em regime laminar no interior de um duto. Considerando o balanço de energia nas regiões sólida, líquida e frente de solidificação é proposto um modelo numérico, admitindo as propriedades físicas da região sólida como função da temperatura: e as malhas dependentes da posição da interface (Transformadas de Landau). Um aparato experimental é desenvolvido, obtendo-se o processo de solidificação por super-resfriamento, utilizando-se nitrogênio liquido como refrigerante. Os resultados numéricos apresentaram excelente concordância com os experimentais obtidos. A eficiência do modelo é demonstrada por uma análise comparativa entre três soluções numéricas para o modelo analítico de Neumann, o modelo da Capacidade Térmica Aparente devido a Bonacina, o modelo convencional das Equações da Energia com malhas fixas devido a Goodrich e o presente modelo

Abstract: In order to investigate the solidification process involving the phase change of laminar flow submitted to superfreezing, a theoretical and experimental study is developed. An alternative analytical and numerical unsteady model with temperature-dependent physical properties for the solid...

Abstract: In order to investigate the solidification process involving the phase change of laminar flow submitted to superfreezing, a theoretical and experimental study is developed. An alternative analytical and numerical unsteady model with temperature-dependent physical properties for the solid region is proposed, based upon the energy balance equation in the solid and liquid regions, as well as across the solidification front, employing interface-dependent coordinate grid (the Landau transformation). A rig has been built using liquid nitrogen as refrigerant. The numerical results compare well with the! experimental ones. In order to show the capabilities of the model in comparison to previous numerical methods, the results of a comparative analysis between three numerical solutions for the analytical model due to Neumann, the Apparent Thermal Capacitiy modei, due to Bonacina, a conventional fixed-grid Energy-Equation model due to Goodrich and the present model, are also included.