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Title: Difusão 3d em sólidos com forma arbitrária usando coordenadas generalizadas.
???metadata.dc.creator???: FARIAS, Vera Solange de Oliveira.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: LIMA, Antonio Gilson Barbosa de.
???metadata.dc.contributor.advisor2???: SILVA, Wilton Pereira da.
???metadata.dc.contributor.referee1???: GUERRERO, Jorge Recarte Henriquez.
???metadata.dc.contributor.referee2???: VIEIRA, Fernando Fernandes.
???metadata.dc.contributor.referee3???: NEVES, Gelmires de Araújo.
???metadata.dc.contributor.referee4???: FARIAS NETO, Severino Rodrigues de.
Keywords: Regime Transiente;Geometrias Complexas;Coordenadas Generalizadas;Materiais Porosos;Volumes Finitos;Malha Tridimensional Estruturada e Não-Ortogonal;Unsteady State;Complex Geometries;Generalized Coordinates;Porous Materials;Finite Volume;Three-Dimensional Structured and Non-Orthogonal Mesh
Issue Date: 29-Apr-2011
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: FARIAS, Vera Solange de Oliveira. Difusão 3d em sólidos com forma arbitrária usando coordenadas generalizadas. 2011. 265 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Processos) – Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande,Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2011. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/264
???metadata.dc.description.resumo???: Este trabalho apresenta a solução numérica da equação de difusão tridimensional em regime transiente, para um domínio arbitrário. Para atingir os objetivos, a equação de difusão foi discretizada usando coordenadas generalizadas via método dos volumes finitos com uma formulação totalmente implícita, para condições de contorno de equilíbrio e convectiva. Para cada passo no tempo, o sistema de equações obtido para uma dada malha estruturada foi resolvido pelo método de Gauss-Seidel. O código computacional foi desenvolvido em FORTRAN, usando o estúdio CVF 6.6.0, na plataforma Windows Vista. A solução proposta foi validada usando soluções analíticas e numéricas da equação de difusão para várias geometrias, permitindo validar malhas ortogonais e não-ortogonais. A análise e comparação dos resultados mostraram que a solução proposta forneceu resultados coerentes para todos os casos investigados. O código computacional desenvolvido foi aplicado na simulação, a partir de dados experimentais da secagem de telhas cerâmicas para as seguintes condições experimentais: temperaturas de 55,6 °C, 69,7 °C, 82,7 °C e 98,6 °C e teor de umidade inicial variando de 0,2345 até 0,2405 (b.s.). A simulação tornou possível determinar o coeficiente de difusão efetivo em função da razão de umidade e da temperatura do ar de secagem e também o valor do coeficiente de transferência convectivo de massa correspondente para cada temperatura.
Abstract: This work presents a three-dimensional numerical solution for the diffusion equation in transient state, in an arbitrary domain. The diffusion equation was discretized using the finite volume method with a fully implicit formulation and generalized coordinates, for the equilibrium and convective boundary condition. For each time step, the system of equations obtained for a given structured mesh was solved by the Gauss-Seidel method. A computational code in FORTRAN, using the CFV 6.6.0 Studio, in a Windows Vista platform was developed. The proposed solution was validated by analytical and numerical solutions of the diffusion equation for several geometries. The geometries tested enabled to validate both orthogonal and non-orthogonal meshes. The analysis and comparison of the results showed that the proposed solution provides correct results for all cases investigated. The developed computational code was applied in the simulation, using experimental data of the drying of ceramic roof tiles, for the following experimental conditions: temperature from 55.6; 69.7; 82.7; 72.8 and 98.7 °C, initial moisture content from 0.2345 up to 0.2405 (d.b.). The simulation makes it possible to determine an expression for the diffusion coefficient as a function of the moisture content and temperature of the drying air, and also the value of the convective mass transfer coefficient corresponding to each temperature.
Keywords: Regime Transiente
Geometrias Complexas
Coordenadas Generalizadas
Materiais Porosos
Volumes Finitos
Malha Tridimensional Estruturada e Não-Ortogonal
Unsteady State
Complex Geometries
Generalized Coordinates
Porous Materials
Finite Volume
Three-Dimensional Structured and Non-Orthogonal Mesh
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia de Processos.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/264
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