Resumen

BELHOCINE, Ali  y  WAN OMAR, Wan Zaidi. Solución de similitud y método de Runge Kutta para un modelo de capa límite térmica en la región de entrada de un tubo circular: La aproximación de Lévêque. Rev. Cient. [online]. 2018, n.31, pp.6-18. ISSN 0124-2253.  https://doi.org/10.14483/23448350.12506.

En la región de entrada térmica, se desarrolla una capa límite térmica y también alcanza el centro del tubo circular. La región completamente desarrollada es la zona en la que el flujo se desarrolla tanto hidrodinámica como térmicamente. El flujo de calor será mayor cerca de la entrada porque el coeficiente de transferencia de calor es más alto en la entrada del tubo donde el espesor de la capa límite térmica es cero y disminuye gradualmente hasta el valor completamente desarrollado. En este trabajo, se vuelven a examinar las suposiciones implícitas en la aproximación de Leveque, y se presenta la solución analítica del problema con condiciones de contorno adicionales, para el campo de temperatura y el espesor de la capa límite a través del tubo largo. Al definir una variable de similitud, las ecuaciones gobernantes se reducen a una ecuación adimensional con una solución analítica en la región de entrada. Este informe proporciona una justificación para la variable de similitud a través del análisis de escalamiento, detalla el proceso de conversión a una forma de similitud y presenta una solución de similitud. Las soluciones analíticas se verifican luego contra la programación de soluciones numéricas mediante el código de Fortran obtenido mediante el método de cuarto orden (RK4) de Runge-Kutta. Finalmente, otros resultados térmicos importantes obtenidos de este análisis, como; el número aproximado de Nusselt en la región de entrada térmica se discutió en detalle.

Palabras clave : Región de entrada térmica; capa límite térmica; variables sin dimensión; temperatura; número de Nusselt; método de Runge-Kutta.

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