Escoamento laminar em dutos triangulares

Abstract

Este trabalho trata sobre escoamento laminar, totalmente desenvolvido e governado por um gradiente de pressão constante em dutos com a seção transversal triangular. Esses dutos são utilizados principalmente em trocadores de calor compactos, que apresentam aplicações nas indústrias aeroespacial, química, eletrônica e nuclear. Em um primeiro momento, foram obtidas a equação governante e as condições de contorno, a partir de hipótese simplificadoras. Duas metodologias independentes foram aplicadas para resolver este problema. A primeira foi o método variacional de Rayleigh-Ritz. Neste método, o campo de velocidade foi aproximado como uma série de funções base, e com a minimização da formulação variacional da equação governante, o problema se reduziu a resolver um sistema linear de equações. Posteriormente, foi aplicado um método analítico, que consiste em transformar o domínio triangular em um domínio retangular por meio de uma transformação de coordenadas. Desse modo, o campo de velocidade é assumido como uma série de Fourier, em que seus coeficientes foram obtidos a partir da solução de um sistema linear. Os resultados obtidos pelas duas metodologias foram separados em triângulos retângulo, isósceles e arbitrário e eles foram comparados com valores reportados na literatura, obtendo uma ótima concordância entre todos os dados analisados.