Estudo do escoamento originado por dois jactos parietais não-isotérmicos num domínio fechado

Abstract

Apresenta-se um estudo experimental e numérico de escoamentos de ar originados por dois jactos planos parietais não-isotérmicos num domínio fechado, análogos aos tipicamente encontrados em compartimentos de habitação equipados com uma fonte de calor convectiva, ao nível do chão, e um sistema de ventilação forçada de mistura. A componente laboratorial do estudo consiste principalmente em medições locais dos campos de velocidade e de temperatura no plano de simetria de uma cavidade de secção transversal quadrada (1 x 1 m2), usando, respectivamente, um anemómetro laser-Doppler de duas componentes e uma sonda de termopar. O método numérico baseia-se na resolução, sob a forma de diferenças finitas, das equações bidimensionais que exprimem a conservação de massa, de quantidade de movimento e de energia térmica, em média temporal. O transporte turbulento émodelizado em termos de difusibilidades turbulentas, sendo utilizadas, para efeitos de comparação, nove versões diferentes do modelo de turbulência k-e. Em termos globais, a melhor aproximação numérica aos dados experimentais, no regime de convecção mista, éobtida com o modelo de Nagano e Hishida (NH) para baixos números de Reynolds, cujos resultados são ainda melhorados mediante algumas modificações (Prt e Ce3 variáveis). Esta é, aliás, a única formulação que se revelou capaz de prever numericamente a inversão do escoamento, comprovada por via experimental. É realizado um estudo paramétrico sistemático, abrangendo uma vasta gama de regimes de escoamento (Reg=10^-1-10^5). As influências da geometria do compartimento, da largura das secções de entradas dos jactos, da temperatura das paredes e da razão entre os caudais dos dois jactos são quantificadas relativamente àvelocidade máxima na zona ocupada, Umr. Verifica-se que os regimes correspondentes aos requisitos habituais para a ventilação de espaços habitados se situam no domínio da convecção mista. Os resultados permitem ainda caracterizar as condições que favorecem a ocorrência de inversão do escoamento.