Análises de geração de malha na modelagem numérica de trocadores de calor solo-ar

Abstract

Trocadores de Calor Solo-Ar (TCSA) são sistemas constituídos por dutos enterrados no solo, por onde o ar é forçado a escoar, permitindo seu aquecimento ou resfriamento. Na modelagem computacional de TCSA, o processo de discretização do domínio computacional é muito importante e geralmente consome um longo período com testes de independência de malha. O objetivo deste trabalho é estudar a geração da malha computacional para análise térmica e fluidodinâmica na modelagem de TCSA. Respectivamente, essas análises visam determinar numericamente a temperatura do ar na saída do duto e a perda de carga ao longo deste. Dessa forma, o estudo de malha visa propor novos critérios para a criação de células computacionais na forma de hexaedros para a análise térmica de TCSA e prismas quadrangulares para sua análise fluidodinâmica. Com isso, foi possível obter uma redução na quantidade de células computacionais e, consequentemente, no tempo de processamento, mantendo a precisão dos resultados numericamente obtidos para fazer análises térmicas. Para o problema fluidodinâmico, onde foram contempladas malhas mais refinadas e elementos na forma de prismas quadrangulares, estudou-se o caso de um duto reto e de um duto contendo uma curva de 90o. Com o critério proposto, foi obtida uma diferença relativa inferior a 1,1 % em relação a métodos analíticos.