Constructal Design aplicado à otimização geométrica de um material de alta condutividade térmica em forma de "T"

Resumo

O presente trabalho utiliza o método Constructal Design no estudo numérico da configuração geométrica de um material de alta condutividade térmica em forma de "T" que minimiza a resistência ao fluxo de calor, uma vez que as áreas ocupadas pelos materiais de alta e baixa condutividade são mantidas constantes. Para a solução numérica da equação da difusão do calor foi utilizado o método de elementos finitos (FEM), mais especificamente a ferramenta PDETOOL (Partial Differential Equations Tool) do software MATLAB. O objetivo deste trabalho é a minimização da resistência térmica do sistema gerador de calor, com baixa condutividade térmica, através da inserção de uma via em formato de "T", cujo material possui alta condutividade térmica e volume constante, sendo variáveis as dimensões correspondentes ao ramos simples e bifurcados. A geometria ótima deste material foi aquela que conduziu para a menor resistência térmica. Os resultados mostram que a geometria ótima conduz a uma diminuição da temperatura máxima mínima em aproximadamente 33% em relação a uma geometria não otimizada. Finalmente, o presente trabalho mostrou que a geometria ótima é aquela que melhor distribui as imperfeições, ou seja, os pontos quentes (pontos de temperatura máxima), o que vai ao encontro do princípio Constructal da ótima distribuição das imperfeições.