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Local entropy generation model for numerical CFD analysis of fluid flows through porous media, under laminar and turbulent regimes
Indexado
WoS WOS:000771768900001
Scopus SCOPUS_ID:85126882549
DOI 10.1080/19942060.2022.2040595
Año 2022
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Porous media structures have been proposed as an interesting solution on the design of high-temperature volumetric heat exchangers and sensible thermal energy storage devices. The wide exchange area between the solid matrix and the fluid offers the possibility to reach higher conversion efficiencies, particularly on applications of high-temperature (∼1000°C) gases. Nevertheless, the presence of the solid matrix increases the hydrodynamic resistance on the flow, and consequently, generates irreversibilities. The entropy generation can assess in the same figure of merit the different irreversibilities generation mechanisms. In this context, this work presents a physical and mathematical model to determine the local entropy generation (LEG) rate and recognizes its different generation mechanisms for porous media. The proposed model defines a useful expression to determine the LEG as a post-process variable from the usual CFD scalar and vectorial results (temperature, velocity, TKE, and (Formula presented.)), without the necessity of solving an additional entropy transport equation. A numerical experiment was implemented showing inflection points where the porous hydrodynamic resistance forces exceed the heat transfer in the LEG rate. The Forchheimer hydrodynamic resistance effect can domine the LEG in comparison to the volumetric heat transfer for high porous Reynolds regimes ((Formula presented.) >100) when the porosity is under 0.6.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Engineering, Multidisciplinary
Engineering, Mechanical
Mechanics
Scopus
Computer Science (All)
Modeling And Simulation
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



Muestra la distribución de colaboración, tanto nacional como extranjera, generada en esta publicación.


Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Sarmiento-Laurel, Cristobal Hombre Universidad de Chile - Chile
Universidad Diego Portales - Chile
2 CARDEMIL-IGLESIAS, JOSE MIGUEL Hombre Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
3 CALDERON-MUNOZ, WILLIAMS RODRIGO - Universidad de Chile - Chile

Muestra la afiliación y género (detectado) para los co-autores de la publicación.

Financiamiento



Fuente
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
'Solar Energy Research Center' -SERC-Chile
project Fondecyt from Chilean ANID
PhD scholarship ANID PFCHA/Doctorado Nacional

Muestra la fuente de financiamiento declarada en la publicación.

Agradecimientos



Agradecimiento
The authors wish to express their gratitude for the financial support from the project ANID/FONDAP 15110019 ‘Solar Energy Research Center’–SERC-Chile and the project Fondecyt N° 11140725 from Chilean ANID. In addition, C. Sarmiento-Laurel would like to acknowledge the PhD scholarship ANID PFCHA/Doctorado Nacional 2018/2018-21181794.
The authorswishtoexpress theirgratitude for thefinancial support fromthe project ANID/FONDAP 15110019 `Solar Energy Research Center' -SERC-Chile and the project Fondecyt N degrees 11140725 from Chilean ANID. In addition, C. SarmientoLaurel would like to acknowledge the PhD scholarship ANID PFCHA/Doctorado Nacional 2018/2018-21181794.

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