Minimização da temperatura máxima de placas submetidas a uma fonte de calor usando Algoritmos Genéticos e Teoria Construtal

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Montoya, Paola Andrea Avendaño
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Design construtal; Condução de calor; Caminhos condutivos; Constructive design; Heat conduction; Conductive paths
• Link de acesso: http://repositorio.furg.br/handle/1/8839

Neste trabalho propõem-se duas metodologias, empregando Design Construtal e Algoritmos Genéticos, para a construção de caminhos de alta condutividade inseridos numa placa quadrada de baixa condutividade, com geração interna de calor a uma fração volumétrica constante. O objetivo é minimizar a temperatura máxima que ocorre no volume do domínio sólido, facilitando o acesso ao fluxo de calor através dos caminhos condutivos, os quais estão conectados a um dissipador de calor. O volume total da placa e o ocupado pelo material de alta condutividade térmica são fixos assim como a relação térmica entre as condutividades dos materiais. A primeira metodologia facilita a construção dos caminhos de forma evolutiva usando todo o material disponibilizado. A segunda, também usando a ideia de evolução, distribui gradativamente (um percentual a cada evolução) o material de forma sequencial. As formas encontradas para os caminhos, têm uma grande semelhança com as formas ramificadas em formato de árvore encontradas na natureza, porém, as topografias apresentaram diferenças dependentes do total de material disponibilizado. Quando a relação entre a condutividade dos materiais é pequena, o material tende a se acumular mais perto do dissipador de calor criando caminhos mais espessos. Ao usar uma relação de condutividades maior, esses caminhos são mais finos e tendem a se afastar do dissipador de calor. Embora não exista uma forma ótima universal para este problema, os resultados mostrados oferecem um desempenho eficiente, caracterizado pela minimização constante da temperatura na medida que é acrescentado material e/ou evolui a aplicação do Algoritmo Genético, tendo apresentado o uso do último, grandes vantagens computacionais. Além disso, alguns dos resultados apresentaram melhor desempenho, comparados de forma aproximada, com alguns trabalhos prévios encontrados na literatura.