Análise Computacional de Convecção Termomagnética em Ferrofluidos
Ferrofluido; termocapilaridade; convecção natural; análise numérica;
Este trabalho investiga a convecção termomagnética de ferrofluidos em uma cavidade submetida a um campo magnético externo, com o objetivo de caracterizar a dinâmica do escoamento e seus efeitos no desempenho da transferência de calor sob diferentes condições de contorno. Especificamente, realiza-se uma análise comparativa entre simulações bidimensionais (2D) e tridimensionais (3D), considerando os efeitos da magnetização de saturação conforme descrito pelo modelo de Langevin. As simulações 2D são executadas com um código de diferenças finitas desenvolvido internamente, enquanto as simulações 3D são realizadas com uma versão modificada do OpenFOAM que incorpora os efeitos magnéticos. Um dos objetivos é avaliar as diferenças entre o modelo convencional de suscetibilidade e o modelo de Langevin, no que se refere à determinação da influência da saturação de magnetização sobre o comportamento do escoamento do ferrofluido. Além disso, o estudo investiga se os regimes de escoamento não estacionário observados nas simulações 2D também ocorrem nos casos 3D, considerando cenários com e sem obstáculo interno. Esses fenômenos — semelhantes aos relatados por Castro et al. (2024b) e Li et al. (2024) para escoamentos de ferrofluidos e de sais fundidos, respectivamente — envolvem instabilidades do escoamento que afetam tanto a topologia do fluxo quanto as taxas de transferência de calor. Por fim, o estudo aborda a formação de células de Bénard (Bénard, 1900) dentro do escoamento, conforme observado e relatado anteriormente pelo candidato.