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Neste trabalho, estudou-se os efeitos de um jato incidente sobre uma placa plana aquecida, utilizando a técnica de elementos espectrais. Sabe-se que jatos incidindo sobre superfícies sólidas aquecidas produzem altas taxas de transferência de calor ou de massa e, por isso, são largamente empregados nas indústrias envolvendo processos químicos. O uso de jatos em processos de aquecimento, resfriamento ou secagem são encontrados em varias aplicações, dentre as quais destacam-se: secagem de papel e tecido; têmpera de vidro; aquecimento e resfriamento de metais; resfriamento de palhetas de turbinas e de componentes eletrônicos a combustão em meio catalítico. Neste estudo, o escoamento do jato for considerado bidimensional, turbulento e compressível. Desenvolveu-se um programa computacional capaz de descrever o comportamento qualitativo das estruturas do escoamento e levantar informações quantitativas sobre os parâmetros de troca de calor entre a placa aquecida e o fluido, em função das condições de aquecimento da placa e dos parâmetros geométricos que caracterizam o domínio do escoamento. Os resultados apresentados descrevem o comportamento do número de Nusselt local para distribuições uniformes de temperaturas na placa aquecida. Adicionalmente, realizou-se uma análise detalhada sobre as estruturas que predominam no escoamento. Constatou-se que mesmo para escoamentos com grandes números de Reynolds e de Mach, as estruturas predominantes são de grandes escalas, e completamente coerentes, mesmo para canais estreitos" de descargas do escoamento, onde o fluido encontra-se bastante confinado.

In this work, the effects of a jet incident on a flat plate were studied heated using the spectral element technique. It is known that jets focusing on heated solid surfaces produce high rates of heat or mass transfer and, therefore, they are widely used in industries involving chemical processes. The use of jets in heating, cooling or drying processes are found in several applications, among which stand out: drying paper and fabric; tempering glass; heating and cooling of metals; cooling of turbine blades and components electronic combustion in catalytic medium. In this study, the flow of the jet is considered two-dimensional, turbulent and compressible. A program was developed computational capable of describing the qualitative behavior of flow structures and collect quantitative information about the heat exchange parameters between the plate heated and the fluid, depending on the heating conditions of the plate and the parameters features that characterize the flow domain. The results presented describe the behavior of the local Nusselt number for uniform distributions of temperatures on the heated plate. In addition, a detailed analysis was carried out on the structures that predominate in the flow. It was found that even for flows with large numbers of Reynolds and Mach, the predominant structures are of great scales, and completely coherent, even for narrow "discharge channels of the flow, where the fluid is quite confined.

Dissertação (Mestrado)