Convenção forçada em torno de um cilindro circular na proximidade de uma superfície plana

Abstract

Analisa-se o comportamento dinâmico e térmico de um cilindro circular imerso num escoamento uniforme; expôem-se os conceitos fundamentais da teoria da camada limite com ele directamente ligados. Passam-se em revista os resultados teóricos e experimentais fornecidos pala literatura referentes ao fenómeno da convecção forçada sobre a superfície de um cilindro nas condições referidas. Estuda-se a interacção dinâmica entre um cilindro e um escoamento perpendicular ao seu eixo na proximidade de uma superfície plana. Fazem-se variar a distância cilindro-superfície e, para o caso correspondente a uma distância nula, as características da camada limite desenvolvida sobre a superfície plana. Mede-se, em cada caso a distribuição da pressão em torno do cilindro e sobre a superfície, e determinam-se os valores dos coeficientes de resistência e de sustentação do cilindro. Faz-se o estudo da convecção forçada sobre o cilindro nas condições anteriormente referidas. Medem-se a distribuição do fluxo local de calor em torno do cilindro e o valor do fluxo global. Interpretam-se os resultados obtidos á luz dos conhecimentos proporcionados pelo estudo dinâmico previamente desenvolvido. Os resultados referentes à convecção externa são utilizados no estudo do comportamento térmico de um cilindro negro, pousado no solo e submetido à acção simultânea do vento atmosférico e da radiação solar; elabora-se um modelo analítico que toma em conta os principais processos de transmissão de calor envolvidos. Analisam-se as potencialidades de um dispositivo desse tipo funcionando como colector solar a ar. Determinam-se os parâmetros mais significativos que condicionam o seu comportamento e propôe-se um algoritmo simplificado de cálculo do seu rendimento térmico.