Numerical study of frost formation over parallel plates

Orientador: Carlos Teofilo Salinas SedanoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: Neste trabalho é apresentado um modelo para a formação de gelo poroso entre placas planas paralelas baseado em um novo tratamento bidimensional da taxa de crescimento. O modelo considera as equações de transporte de quantidade de movimento, energia e massa. Para a resolução do modelo, as equações são discretizadas usando o método de volumes finitos em um domínio bidimensional composto por ar e gelo poroso. A interface móvel ar-gelo é tratada utilizando a formulação de malha fixa. O domínio computacional inclui a região frontal das placas planas com a finalidade de estudar o crescimento do gelo poroso nessa região. O código numérico é verificado por partes de acordo com artigos de referência na literatura e o modelo é validado com dados experimentais. Os dados experimentais, reportando temperatura e crescimento de forma locais, coincidem com os resultados numéricos com um erro relativo inferior a 10 \% para o caso intermediário de taxa de umidadeAbstract: In this study, a frost formation model is presented based on a new two-dimensional approach for the growth rate. For modeling the frost formation over parallel cold plates, the basic transport equations of mass, energy and momentum have been discretized using the finite volume method in a two-dimensional domain in which air and frost are considered. A volume tracking method employing a fixed grid formulation is used to deal with the air-frost moving boundary. An extended domain in the inlet boundary has been considered in order to study the frost formation in the leading edge of the plate. The numerical code is gradually verified using benchmarking references. The numerical results have been validated against experimental data in which frost growth and temperature as a function of time are reported as local values. The model predictions of the frost thickness as a function of time agree with the experimental data within 10 \% of deviation for the case of intermediate humidity ratioMestradoTermica e FluidosMestre em Engenharia Mecânic