Design construtal de aletas em cavidades resfriadas por fluidos não newtonianos

O presente trabalho investiga o Design Construtal de uma aleta inserida em uma cavidade submetida à convecção mista por fluidos não newtonianos. O objetivo é obter a razão de aspecto ótima para a aleta considerando diferentes condições de escoamento e variações nos parâmetros reológicos do fluido. Os fenômenos de escoamento e transferência de calor são modelados pelas equações de balanço de massa, quantidade de movimento e energia, e a equação constitutiva de líquido newtoniano generalizado. A viscosidade é modelada como a de um fluido pseudoplástico, utilizando a função de Carreau. O problema de otimização consiste em maximizar a transferência de calor a partir da aleta, na forma do número de Nusselt médio. A variável de projeto investigada é a razão de aspecto entre as arestas do perfil da aleta plana retangular. As restrições são a área da cavidade e da aleta. Os resultados são obtidos numericamente utilizando um código de volumes finitos e uma geometria bidimensional, através de busca exaustiva. Os resultados mostram que a geometria da aleta influencia o número de Nusselt máximo principalmente para os casos com altos números de Reynolds e de Rayleigh, assim como foi mostrado em trabalhos anteriores. Também se verificou que o Nusselt aumenta conforme o aumento da intensidade de escoamento, representada pelo parâmetro ‘NuH’, e que a o resultado do número de Nusselt máximo não varia monotonicamente com a viscosidade não newtoniana adimensional e com o índice de escoamento, mostrando que a pseudoplasticidade do fluido implica em configurações ótimas muito distintas daquelas previstas para fluidos newtonianos.