Enfriamiento newtoniano (flujo 2D) de una barra cilíndrica

Descripción:

En este video se observa la evolución del campo térmico en el interior de una barra cilíndrica durante su enfriamiento. Se realizó un corte virtual de la barra para facilitar la visualización del campo térmico al interior de la misma.

Una barra cilíndrica inicialmente con una distribución uniforme de temperatura se enfría en un medio que está a una temperatura constante estableciéndose un coeficiente de transferencia de calor también constante. Tanto la superficie lateral como la base y la tapa de la barra están en contacto con el medio de enfriamiento lo que provoca flujo de calor en 2D (dirección radial y axial).

En el video se observa que la barra se enfría más rápidamente cerca de las superficies que en el centro pero debido a que la combinación de parámetros del sistema resulta en un valor del número de Biot menor a 0.1 el gradiente térmico es pequeño. El campo térmico se calculó con el paquete comercial Abaqus 6.14 (versión estudiantil) que provee de herramientas de post-procesamiento que permiten entre otras cosas generar el presente video. Datos usados en la simulación computacional (propiedades termofísicas de cobre puro): H= 0.06 m D= 0.08 m k= 401 Wm^(-1)°C^(-1) ρ= 8933 kg m^(-3) C_p= 385 J 〖kg〗^(-1) °C^(-1) El video es un producto del proyecto PAPIME 100213.

Palabras clave:

Transporte de energía, Transferencia de energía, Enfriamiento newtoniano, Solución numérica, campo térmico, Conducción

Autor(es):

Hernández Morales Bernardo Dr, Beltrán Fragoso Benjamín M. en I.