Análisis del modelaje matemático de termosifones en comparación a aplicación experimental

Robert Alexis Leonczuk Minetto - Discente, Instituto Latinoamericano de Tecnología, Infraestructura y Territorio, Walber Ferreira Braga - Profesor Titular, Instituto Latinoamericano de Tecnología, Infraestructura y Territorio. Universidad Federal de la Integración Latino-Americana (UNILA).Este trabajo tiene como fin la evaluación de la capacidad de transferencia de calor de un termosifón de butano. Esto se realiza a partir de la comparación de modelos numéricos aplicados a diferentes condiciones operacionales contra mediciones empíricas realizadas in situ. Se observó resultados similares en el comportamiento de los gráficos de potencia vs temperatura para los sensores de temperatura del evaporador y el condensador, así como de entrada y salida de agua cuando se aplicaron diferentes caudales. Para el caso de la simulación de potencia para el flujo natural, se observó un comportamiento no lineal, de igual forma los resultados se consideran próximos a los valores experimentales. Ya en el caso de la simulación forzada, esta presentó un carácter lineal, presentando tendencia a valores de potencia mayores a los experimentales. Finalmente, el análisis de los límites operacionales no fue conclusivo para explicar la divergencia entre las temperaturas del evaporador y del condensador. Los resultados son satisfactorios, sin embargo, considerando el orden de magnitud de las variables envueltas, así como de los equipos disponibles, se sugiere para trabajos futuros mejorar la sensibilidad de los equipos e instalar sensores de temperatura extras.Este trabalho tem por objetivo avaliar a capacidade de transferência de calor de um butano thermosiphon. Isto é feito através da comparação de modelos numéricos são aplicados a diferentes condições operacionais contra medições empíricas feitas em situ. Resultados similares foram observados no comportamento de alimentação ilustrações vs sensores de temperatura para a temperatura do evaporador e do condensador, bem como e fora da água quando as taxas de fluxo diferentes foram aplicadas. No caso de simulação potência para o fluxo natural, foi observado comportamento não-linear, semelhante a Os resultados são considerados próximos dos valores experimentais. E no caso de simulação forçada, este apresentou um caráter linear, apresentando tendência a valores maiores de energia para experimental. Finalmente, a análise dos limites operacionais não foi conclusivo para explicar a divergência entre as temperaturas do evaporador e condensador. o resultados são satisfatórios, no entanto, considerando a ordem de grandeza das variáveis envolvida, bem como do equipamento disponível, sugere-se a melhorar o trabalho futuro sensibilidade do equipamento e instalar os sensores de temperatura adicionais

Análisis del modelaje matemático de termosifones en comparación a aplicación experimental

Robert Alexis Leonczuk Minetto - Discente, Instituto Latinoamericano de Tecnología, Infraestructura y Territorio, Walber Ferreira Braga - Profesor Titular, Instituto Latinoamericano de Tecnología, Infraestructura y Territorio. Universidad Federal de la Integración Latino-Americana (UNILA).Este trabajo tiene como fin la evaluación de la capacidad de transferencia de calor de un termosifón de butano. Esto se realiza a partir de la comparación de modelos numéricos aplicados a diferentes condiciones operacionales contra mediciones empíricas realizadas in situ. Se observó resultados similares en el comportamiento de los gráficos de potencia vs temperatura para los sensores de temperatura del evaporador y el condensador, así como de entrada y salida de agua cuando se aplicaron diferentes caudales. Para el caso de la simulación de potencia para el flujo natural, se observó un comportamiento no lineal, de igual forma los resultados se consideran próximos a los valores experimentales. Ya en el caso de la simulación forzada, esta presentó un carácter lineal, presentando tendencia a valores de potencia mayores a los experimentales. Finalmente, el análisis de los límites operacionales no fue conclusivo para explicar la divergencia entre las temperaturas del evaporador y del condensador. Los resultados son satisfactorios, sin embargo, considerando el orden de magnitud de las variables envueltas, así como de los equipos disponibles, se sugiere para trabajos futuros mejorar la sensibilidad de los equipos e instalar sensores de temperatura extras.Este trabalho tem por objetivo avaliar a capacidade de transferência de calor de um butano thermosiphon. Isto é feito através da comparação de modelos numéricos são aplicados a diferentes condições operacionais contra medições empíricas feitas em situ. Resultados similares foram observados no comportamento de alimentação ilustrações vs sensores de temperatura para a temperatura do evaporador e do condensador, bem como e fora da água quando as taxas de fluxo diferentes foram aplicadas. No caso de simulação potência para o fluxo natural, foi observado comportamento não-linear, semelhante a Os resultados são considerados próximos dos valores experimentais. E no caso de simulação forçada, este apresentou um caráter linear, apresentando tendência a valores maiores de energia para experimental. Finalmente, a análise dos limites operacionais não foi conclusivo para explicar a divergência entre as temperaturas do evaporador e condensador. o resultados são satisfatórios, no entanto, considerando a ordem de grandeza das variáveis envolvida, bem como do equipamento disponível, sugere-se a melhorar o trabalho futuro sensibilidade do equipamento e instalar os sensores de temperatura adicionais

Simulation and Analysis of Morphing Blades applied to a Vertical Axis Wind Turbine

This study compares the performance of a Vertical Axis Wind Turbine with and without using morphing capabilities applied to its blades. It also explores the feasibility of applying moving mesh to model the morphing capability inside the software package STAR CCM+© in order to use Computational Fluid Dynamics (CFD) to analyze the flow’s behavior. Particularly it is important to capture the presence of dynamic stall and vortex shedding at certain regions over the blade’s path, which are associated with a decreased in the overall power coefficient. This work developed a methodology to analyze these morphing capabilities when applied over airfoils in 2D simulations, by using a combination of overset meshes and the morphing approach. The accuracy is verified by creating a baseline scenario and compare it against a benchmark case, while also testing for grid and time step sensitivity. The use of Reynold Averaged Navier Stokes equations was chosen, with Menter’s SST k-omega as the turbulence model. Afterward, a maximum power coefficient curve was plotted by testing three airfoil’s shapes as references, one forming the baseline case, while the other two delimiting the maximum deformation, marked as outward and inward cases. A final optimized case was tested, where the morphing was applied to strategic regions where the dynamic stall was highest, and where the shapes could ensure the maximum possible power output.This resulted in an improvement of 46.2% of the overall power coefficient

Energia Azul: projeto e construção de um protótipo para extrair energia elétrica usando a diferença de salinidade entre a água marinha e a água dos rios

Anais do II Encontro de Iniciação Científica e de Extensão da Unila - Sessão de Física, Matemática e Ciência da Computação - 03/07/13 – 13h30 às 18h30 - Unila-PTI - Bloco 03 – Espaço 03 – Sala 01En los tiempos que corren la conciencia por cuidar el medio ambiente ha ido en aumento, algo que surgió hace dos décadas en vista de los daños que el hombre le ha ocasionado al planeta. Partiendo de esa preocupación es que comienzan a surgir ideas innovadoras para buscar formas de remediar el daño causado, entre ellas, aquellas ligadas a enfrentar la dependencia actual que enfrenta la economía al petróleo como base de su matriz energética. A partir de este punto es que propuestas como la Energía azul emergen, con el fin de complementar el abanico de las energías renovables, no solo para acercar más la posibilidad de un futuro sustentable, sino de alentar a otros investigadores y no investigadores de que existen otras alternativas, que no siempre son visibles en el comienzo, pero que bajo la atención adecuada pueden traer grandes posibilidades. En síntesis, el uso de la Presión Osmótica Retardada como método para generación de energía eléctrica se basa en el aprovechamiento de las diferencias de concentraciones salinas de dos afluentes de agua para colocarlos en contacto a través de una membrana semipermeable, al suceder un proceso conocido como osmosis, donde las moléculas de los solutos no podrán pasar la membrana, pero si el agua produciendo un flujo continuo desde la solución menos concentrada hacia la otra. De esta forma aumentara la cantidad de agua de un lado de la membrana, si esta cantidad de agua es confinada y presurizada, puede lograrse que haya un aumento de presión considerable el cual puede enviarse hacia una turbina para posteriormente generar energía eléctrica. Es de destacar la importancia de continuar la investigación de esta tecnología, que aún no ha alcanzado la comercialización debido a la falta del pilar económico de la sustentabilidad, este sucede a causa de los costos actuales de las membranas utilizadas durante el proceso. Sin embargo, estudios recientes han demostrado alcanzar resultados satisfactorios a escala de laboratorio para membranas que pueden ser comercialmente viables. Como palabras conclusivas hay que decir que la PRO puede proveernos de una energía limpia, pero que es necesaria una reducción de los costes, un marco normativo que sea propicio para su crecimiento y que se debe contar con la iniciativa de las personas para desarrollar dicha tecnología y que sea un éxito. Agradecemos a la Unila por la bolsa de iniciación científica concedida así como al CNPq.Universidade Federal da Integração Latino-Americana (UNILA

Simulation and Analysis of Morphing Blades applied to a Vertical Axis Wind Turbine

This study compares the performance of a Vertical Axis Wind Turbine with and without using morphing capabilities applied to its blades. It also explores the feasibility of applying moving mesh to model the morphing capability inside the software package STAR CCM+© in order to use Computational Fluid Dynamics (CFD) to analyze the flow’s behavior. Particularly it is important to capture the presence of dynamic stall and vortex shedding at certain regions over the blade’s path, which are associated with a decreased in the overall power coefficient. This work developed a methodology to analyze these morphing capabilities when applied over airfoils in 2D simulations, by using a combination of overset meshes and the morphing approach. The accuracy is verified by creating a baseline scenario and compare it against a benchmark case, while also testing for grid and time step sensitivity. The use of Reynold Averaged Navier Stokes equations was chosen, with Menter’s SST k-omega as the turbulence model. Afterward, a maximum power coefficient curve was plotted by testing three airfoil’s shapes as references, one forming the baseline case, while the other two delimiting the maximum deformation, marked as outward and inward cases. A final optimized case was tested, where the morphing was applied to strategic regions where the dynamic stall was highest, and where the shapes could ensure the maximum possible power output. This resulted in an improvement of 46.2% of the overall power coefficient.Agencia Nacional de Investigación e Innovació