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Efecto de la carpeta de Sierpinski en el desarrollo de la capa límite hidrodinámica y térmica de una aleta cuadrada bajo convección natural

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Fecha
2022
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Editor
['Universidad Nacional de Educación a Distancia (España)', 'Universidad Politécnica de Madrid. Departamento de Ingeniería Mecánica']
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Resumen
El presente trabajo tiene por objetivo estudiar experimentalmente el flujo convectivo generado por cuatro aletas cuadradas de cobre en las que se maquinaron perforaciones a tres de ellas siguiendo el patrón de las tres primeras iteraciones del fractal carpeta de Sierpinski. Los experimentos se desarrollaron suministrando a la base de las aletas tres potencias diferentes. Se utilizó la técnica de velocimetría por imágenes de partículas para medir los campos de velocidad y la técnica Schlieren para visualizar los gradientes de temperatura. Los resultados muestran que, a mayor potencia suministrada, mayor velocidad del flujo convectivo, y aumento del espesor de las capas límite hidrodinámica y térmica. Así mismo, al incrementar la iteración del fractal, el área de intercambio de calor entre la aleta y el aire disminuye, y la velocidad y la temperatura en las capas límite también disminuyen. Se observó la forma en que las perforaciones perturban ambas capas límite.
The present experimental work is aimed to study the convective flow generated on the surface of four squared copper fins. Three of them were manufactured according to the first iterations of the fractal Sierpinski carpet. Experiments were carried out for three different input power at the base of the fins. The particle image velocimetry and the Schlieren technique were used to measure the velocity fields and the temperature gradients respectively. Results shown the higher input power is, the higher the velocity in the hydrodynamic boundary layer, and the thicker the hydrodynamic and the thermal boundary layer. On the other hand, the heat interchange area between the fin and air diminishes as the fractal iteration increase, having as consequence lower velocities in the hydrodynamical boundary layer and lower temperature gradients in the thermal boundary layer. The form in wish the perforations disturb the flow is investigated.
Descripción
Categorías UNESCO
Palabras clave
aleta fractal, capa límite, PIV, Schlieren
Citación
Centro
E.T.S. de Ingenieros Industriales
Departamento
Mecánica
Grupo de investigación
Grupo de innovación
Programa de doctorado
Cátedra
DOI