Integration of experimental data and CFD modeling for the analysis of solar thermal systems applied to solar cooking

dc.audience.educationlevelPúblico en general/General public
dc.contributor.advisorLópez Salinas, José Luis
dc.contributor.authorSánchez García, Rubén Eduardo
dc.contributor.catalogeremipsanchez
dc.contributor.committeememberMancilla Méndez, Yasmany
dc.contributor.committeememberAguirre Soto, Héctor Alán
dc.contributor.committeememberLópez Guajardo, Enrique Alfonso
dc.contributor.committeememberSantibañez Aguilar, José Ezequiel
dc.contributor.departmentSchool of Engineering and Sciences
dc.contributor.institutionCampus Monterrey
dc.date.accepted2025-07-23
dc.date.accessioned2025-08-13T18:04:00Z
dc.date.issued2025-05-28
dc.descriptionhttps://orcid.org/0000-0003-0382-418X
dc.description.abstractThis work presents a comprehensive study integrating experimental validation and numerical modeling of solar energy applications using three complementary approaches. First, the Heliodome solar simulator was evaluated for its ability to replicate real-world irradiance and temperature conditions. The system demonstrated strong agreement with validated datasets such as NSRDB and PVGIS, particularly in the visible spectrum and under varying configurations. It proved effective in simulating irradiance levels from 100 to 4000 W/m² and temperatures from 30 °C to 100 °C, supporting its use in a range of solar energy experiments. Second, a solar thermal cooker using a circular trough collector was designed, optimized, and evaluated both experimentally and through computational simulations. The design achieved an optical efficiency of 72.4%, with temperatures suitable for cooking and water heating, while simplifying construction compared to parabolic alternatives. Lastly, a CFD-based model was developed to simulate the thermal behavior of a hard-boiled egg, treating the egg content as a phase-change material (PCM). The model accurately predicted phase transitions and temperature profiles, showing good agreement with controlled experiments and literature data. Overall, this research demonstrates the effectiveness of combining simulation and experimentation to enhance the design, validation, and optimization of solar energy systems and thermal processes.
dc.description.degreeDoctorado en Ciencias de la Ingenieria
dc.format.mediumTexto
dc.identificator531205
dc.identifier.citationSánchez García, R. E. (2025). Integration of experimental data and CFD modeling for the analysis of solar thermal systems applied to solar cooking [Tesis doctoral]. Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey. Recuperado de: https://hdl.handle.net/11285/703957
dc.identifier.cvu856720
dc.identifier.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-3952-8000
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11285/703957
dc.language.isoeng
dc.publisherInstituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey
dc.relation.isFormatOfacceptedVersion
dc.rightsopenAccess
dc.rights.embargoreasonEn este trabajo se incluye material que está por publicarse como artículo científico. Aunque tanto el artículo como esta tesis son de mi autoría, parte de la información utilizada en esta tesis forma parte del contenido del artículo. Por ello, deseo evitar que dicha información genere algún conflicto al momento de enviar el artículo científico a una revista para su posterior publicación.
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0
dc.subject.classificationINGENIERÍA Y TECNOLOGÍA::CIENCIAS TECNOLÓGICAS::TECNOLOGÍA ENERGÉTICA::ENERGÍA
dc.subject.keywordCFD
dc.subject.keywordSolar irradiance
dc.subject.keywordRadiation
dc.subject.keywordPhase change
dc.subject.keywordPhysical prototype
dc.subject.lcshScience
dc.titleIntegration of experimental data and CFD modeling for the analysis of solar thermal systems applied to solar cooking
dc.typeTesis de doctorado

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