Otimização Geométrica de Cavidades Complexas Empregando Constructal Design

• Ano de defesa: 2011
• Autor(a) principal: Garcia, Fernanda Link
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Constructal Design; Transferência de Calor; Cavidades; Otimização Geométrica; Heat Transfer; Cavities; Geometric Optimization
• Link de acesso: http://repositorio.furg.br/handle/1/8835

Na presente pesquisa, inicialmente foi realizada uma revisão bibliográfica dos temas que circundam a Teoria Constructal e Constructal Design, e também suas aplicações na natureza e na engenharia. Posteriormente, foi feito o estudo do estado da arte sobre a otimização em cavidades. O Projeto Constructal (do inglês Constructal Design) foi o método utilizado na presente dissertação. Este método possibilita o encontro da geometria ideal, ou seja, aquela que minimiza a resistência ao fluxo que aqui é o calor. Para este estudo, o método Constructal Design foi utilizado para obter a geometria ótima quanto à transferência de calor, de um conjunto complexo de cavidades, isto é, Conjunto na forma TY com cavidades laterais adicionais. Para a solução numérica da equação diferencial da difusão do calor e suas respectivas condições de contorno, foi utilizado o software MATLAB ®, especificamente a ferramenta PDETOOL. O objetivo deste trabalho consistiu na minimização da resistência térmica do sistema de cavidades quando a geometria deste é sujeita às seguintes constantes: o volume total, o volume da cavidade TY e o volume das cavidades laterais adicionais. A resistência térmica foi minimizada, primeiramente, para a geometria denominada de Design 1 e posteriormente para o Design 2. A geometria ótima que foi obtida com o Design 2 (para os mesmos graus de liberdade, as mesmas restrições físicas e função objetivo utilizadas para o Design 1) apresentou uma resistência térmica adimensional aproximadamente 17% menor do que a geometria ótima obtida com o Design 1. Então, para a geometria Design 2, que apresentou melhor performance, foi ampliada a análise dos graus de liberdade. A melhor geometria Design 1 é cerca de 15.3% mais eficiente que a melhor geometria obtida por Lorenzini e Rocha (2009). Já a melhor geometria do Design 2 é cerca de 140% superior a performance da melhor geometria encontrada por Lorenzini e Rocha (2009). As simulações feitas para vi traçar este comparativo entre os estudos se valeram das mesmas condições térmicas e geométricas para cada caso.