¿Cuáles son algunos buenos temas para una disertación en CFD en un curso de M.Tech en ingeniería térmica? Aprendiendo y Estudiando para siempre

No estoy seguro de lo que quiere decir con ingeniería térmica, pero asumiré que se puede aplicar a una transferencia y flujo de calor mejorados en dispositivos prácticos. El primero que viene a la mente es el aire acondicionado de la ventana. La industria ha estado bajo presión para mejorar el coeficiente de rendimiento (COP) desde hace algún tiempo. Al mismo tiempo, los diseñadores deben empaquetar la capacidad de refrigeración adecuada en un paquete pequeño que se ajuste a la abertura de una ventana. Esto hace que mover los fluidos de trabajo alrededor de manera eficiente sea un desafío. Por lo tanto, un tema que vale la pena sería un estudio del presupuesto de energía mecánica y la oportunidad de mejorar los movimientos de aire laterales de aire frío, refrigerante y rechazo de calor. Esto se amortiza de múltiples maneras, lo que incluye un menor consumo de energía del compresor y el ventilador, reduce el calor resultante del desperdicio parásito del motor para deshacerse de él y mantenerlo fuera del lado frío y, potencialmente, un menor ruido audible.

Para comenzar deberás obtener y desmontar varios modelos representativos. Observe los compromisos que se hicieron en la fabricación de bajo costo y las fugas en comparación con las rutas de flujo de aire suave y bien selladas. Mira puntales, sujetadores, refuerzos de corrugación. Esto resulta ser un trabajo de modelado significativo. Otra área a tener en cuenta es el aislamiento interno y la forma en que se coloca. Finalmente, observe el rendimiento del ventilador bajo los requisitos de flujo y caídas de presión. ¿Están las cuchillas parcialmente bloqueadas debido a cortes cortos en la fabricación que afectaron las curvaturas de la superficie? ¿Cuánto espacio hay para mejorar en todas estas áreas? ¿Cuál es la mejora implícita en la COP? Ahora mira el efecto de las mejoras en la eficiencia del motor. Si las unidades utilizan motores de inducción que son 50% eficientes, ¿cómo cambia la imagen si los motores son 60%, 70%, 80% o 90% eficientes? A medida que aumenta la eficiencia del motor, el costo de operación se reduce por la razón obvia, pero también por la razón menos obvia de que una mayor eficiencia significa menos calor residual que el aire acondicionado también debe mover junto con el bombeo previsto del calor de la habitación.

Un estudio exhaustivo de estos y otros factores que puede identificar como parte del estudio puede proporcionar una guía cuantitativa para que los ingenieros de aire acondicionado vean dónde se encuentran los mayores beneficios en los cambios de diseño contemplados y cuáles no funcionarán. La razón para enfocarse en este producto es su prevalencia y la gran fracción del aire acondicionado de carga de la red de verano en general representa. Si bien los acondicionadores de aire de habitación montados en ventanas son solo una fracción de la carga de verano, son un modelo para los problemas de diseño y la oportunidad analítica que se aplican a todos los tamaños. En conjunto, ofrecen la posibilidad de reducir sustancialmente el consumo de energía durante el verano, lo que aumenta la capacidad de generación máxima a un costo marginal más alto que la capacidad de carga base. Pero los acondicionadores de aire de ventana están a su alcance para un proyecto de investigación que incluya los detalles aplicables de CFD.

Un último pensamiento. Si yo fuera su asesor, esperaría que saliera de esto con una comprensión clara y un conjunto de reglas útiles para otros sobre cuál de las complejidades de este problema se puede abordar con aproximaciones y cuáles causan grandes cambios en los resultados. Está tratando de establecer un método analítico que pueda llevar a otros a trabajar de manera más eficiente después del suyo.