Publicación: Solución numérica para problemas de transferencia de calor en dominios axisimétricos a través del método de elementos finitos
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Resumen en español
Este trabajo está dedicado al estudio de la aproximación numérica mediante el método de los elementos finitos. Presenta cinco ejemplos de aplicación de malla de elementos finitos que resolvieron problemas de transferencia de calor para cuerpos en dos dimensiones relacionados con el procesado de alimentos. Los tres primeros ejemplos muestran los resultados de dominios axisimetricos con subdominios afectados únicamente por las ecuaciones de la conservación de la energía. Los dos últimos ejemplos muestran la combinación de la transferencia de calor con otros fenómenos acoplados, como la difusividad y el momentum que, a su vez, generan nuevas ecuaciones de gobierno más complicadas, de acuerdo a las propiedades estructurales de los alimentos a nivel de su geometría, composición fisicoquímica y bajo determinadas condiciones de fronteras, derivadas de los procesos térmicos a los que son sometidos. Estas consideraciones, impiden el uso de métodos analíticos, haciendo necesario el uso de métodos numéricos y con ello, herramientas computacionales. La abundante literatura sobre este tipo de problemas en el procesado de alimentos nos permitió utilizar datos experimentales bien conocidos y ampliamente contrastados [39, 18, 29]. La solución de transferencia de calor en dominios axisimétricos mediante el método de elementos de elementos finitos utilizó las bibliotecas de elementos finitos de código abierto FEniCS [3], Gmsh y ParaView para mostrar sus resultados.
Resumen en inglés
This paper is devoted to the study of the numerical approximation through the finite element method. It presents five examples of application of the finite element method to solve heat transfer problems related to food processing. The last two examples show the combination of heat transfer with other coupled phenomena such as moisture and viscosity, which generate new and more complicated governing equations, since the structural properties of food at the level of geometry and physicochemical composition, under certain conditions of heat transfer processes, prevent the use of analytical methods, making the use of computational tools necessary. The abundant literature on this type of problems in food processing allowed us to use well known and widely verified experimental data [39, 18, 29]. The numerical solution for heat transfer problems in axisymmetric domains through the finite element method used the open source FEniCS finite element libraries [3], Gmsh and ParaView to show their results