Design construtal de uma cavidade aletada em forma de ‘E’ para refrigeração de um corpo gerador de calor

Andre Luis Razera, Guilherme Fraga, Henrique Honório Horn, Tiago Armando Hirt, Flávia Schwarz Franceschini Zinani, Liércio André Isoldi, Elizaldo Domingues Dos Santos, Luiz Alberto Oliveira Rocha

Resumo


Este trabalho tem como propósito investigar através do método Design Construtal a influência geométrica de uma cavidade aletada em forma de ‘E’ inserida em um corpo sólido com geração interna de calor. O objetivo principal do estudo é a obtenção da geometria da cavidade que conduz a uma menor temperatura máxima no sistema. Também são obtidas configurações ótimas para diferentes frações de área entre o corpo condutor, cavidade e aleta. O sistema foi assumido como bidimensional e as condições de temperatura prescrita e convectiva foram consideradas nas paredes da cavidade e aleta. A solução numérica do problema foi obtida com a ferramenta PDETOOL, Partial Differential Equations Tool, do software MATLAB®, que resolve a equação da difusão do calor pelo método dos elementos finitos. O método Design Construtal mostrou-se adequado para a obtenção das configurações geométricas ótimas do sistema, uma vez que a temperatura máxima do corpo aquecido foi minimizada, tornando possível a obtenção de uma configuração que equilibrou a distribuição de temperaturas no sistema a favor da função objetivo, atendendo assim, aos princípios da Teoria Construtal. Além disso, constatou-se que os resultados otimizados apresentaram ganhos de performance de até 74% em relação aos casos de menor desempenho avaliados.


Palavras-chave


Cavidade aletada, Design Construtal, Resfriamento

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DOI: http://dx.doi.org/10.14808/sci.plena.2019.049909

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Direitos autorais 2019 Andre Luis Razera, Guilherme Fraga, Henrique Honório Horn, Tiago Armando Hirt, Flávia Schwarz Franceschini Zinani, Liércio André Isoldi, Elizaldo Domingues Dos Santos, Luiz Alberto Oliveira Rocha
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