Design Construtal aplicado a um caminho condutivo em forma de seta inserido em um sólido com geração de calor

Andréia Sá de Barros, Édis Antunes Pinto Junior, Daniel Borges dos Santos, Félix Krolow Sell Junior, Ricardo Gabriel Hübner, Gerusa Camargo Rodrigues, Ana Paula Del Aghenese, Carla Machado Bulsing Dutra, Thiago Alves Teixeira, Elizaldo Domingues dos Santos

Resumo


Este trabalho busca avaliar geometricamente, através do Design Construtal, um caminho de alta condutividade a fim de melhor distribuir o campo de temperaturas diminuindo a maior temperatura observada em um domínio com geração de calor e de baixa condutividade. Para a análise numérica deste estudo, foi utilizado o software MATLAB junto com a ferramenta PDETOOL (Partial Differential Equation Toolbox). O caminho condutivo possui uma forma de seta, ou seja, composto por uma parte retangular com razão de medidas variáveis e uma parte triangular de área fixa. O problema passa a ter três restrições de área com seis variáveis, resultando em três graus de liberdade, H/L, H0/L0 e H1/L1, sendo que apenas H0/L0 varia. As simulações numéricas foram feitas para três diferentes condutividades, considerando quatro valores de fração de área preestabelecidos. Foi possível obter a geometria do caminho condutivo que melhor distribui o campo de temperaturas, resultando na minimização da temperatura máxima. Observouse nas três diferentes condutividades que, quanto maior a distribuição da área ocupada pelo material de alta condutividade em relação à área da placa, melhor distribuída será a temperatura, resultando na redução da temperatura máxima observada. Constatou-se também que a mais baixa condutividade térmica analisada, apresentou a menor temperatura máxima à medida que a razão do grau de liberdade foi aumentando. Já a maior condutividade térmica analisada apresentou menor temperatura máxima à medida que a razão do grau de liberdade foi diminuindo.

Palavras-chave


Design Construtal. Caminho condutivo. Otimização geométrica. Transferência de Calor.

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DOI: http://dx.doi.org/10.14808/sci.plena.2019.049911

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Direitos autorais 2019 Andréia Sá de Barros, Édis Antunes Pinto Junior, Daniel Borges dos Santos, Félix Krolow Sell Junior, Ricardo Gabriel Hübner, Gerusa Camargo Rodrigues, Ana Paula Del Aghenese, Carla Machado Bulsing Dutra, Thiago Alves Teixeira, Elizaldo Domingues dos Santos
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