Simulação da transferência de calor em amostras aquecidas por plasma

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Belisio, Adriano Silva
Data de Publicação: 2007
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
dARK ID: ark:/41046/00130000072xx
Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/15522
Resumo: The processing of materials through plasma has been growing enough in the last times in several technological applications, more specifically in surfaces treatment. That growth is due, mainly, to the great applicability of plasmas as energy source, where it assumes behavior thermal, chemical and/or physical. On the other hand, the multiplicity of simultaneous physical effects (thermal, chemical and physical interactions) present in plasmas increases the complexity for understanding their interaction with solids. In that sense, as an initial step for the development of that subject, the present work treats of the computational simulation of the heating and cooling processes of steel and copper samples immersed in a plasma atmosphere, by considering two experimental geometric configurations: hollow and plane cathode. In order to reach such goal, three computational models were developed in Fortran 90 language: an one-dimensional transient model (1D, t), a two-dimensional transient model (2D, t) and a two-dimensional transient model (2D, t) which take into account the presence of a sample holder in the experimental assembly. The models were developed based on the finite volume method and, for the two-dimensional configurations, the effect of hollow cathode on the sample was considered as a lateral external heat source. The main results obtained with the three computational models, as temperature distribution and thermal gradients in the samples and in the holder, were compared with those developed by the Laboratory of Plasma, LabPlasma/UFRN, and with experiments available in the literature. The behavior showed indicates the validity of the developed codes and illustrate the need of the use of such computational tool in that process type, due to the great easiness of obtaining thermal information of interest
id UFRN_aee86f0099afafab9f881a78940c444c
oai_identifier_str oai:repositorio.ufrn.br:123456789/15522
network_acronym_str UFRN
network_name_str Repositório Institucional da UFRN
repository_id_str
spelling Simulação da transferência de calor em amostras aquecidas por plasmaAquecimento por PlasmaSimulação NuméricaVolumes FinitosPlasma HeatingComputational SimulationFinite Volume MethodCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICAThe processing of materials through plasma has been growing enough in the last times in several technological applications, more specifically in surfaces treatment. That growth is due, mainly, to the great applicability of plasmas as energy source, where it assumes behavior thermal, chemical and/or physical. On the other hand, the multiplicity of simultaneous physical effects (thermal, chemical and physical interactions) present in plasmas increases the complexity for understanding their interaction with solids. In that sense, as an initial step for the development of that subject, the present work treats of the computational simulation of the heating and cooling processes of steel and copper samples immersed in a plasma atmosphere, by considering two experimental geometric configurations: hollow and plane cathode. In order to reach such goal, three computational models were developed in Fortran 90 language: an one-dimensional transient model (1D, t), a two-dimensional transient model (2D, t) and a two-dimensional transient model (2D, t) which take into account the presence of a sample holder in the experimental assembly. The models were developed based on the finite volume method and, for the two-dimensional configurations, the effect of hollow cathode on the sample was considered as a lateral external heat source. The main results obtained with the three computational models, as temperature distribution and thermal gradients in the samples and in the holder, were compared with those developed by the Laboratory of Plasma, LabPlasma/UFRN, and with experiments available in the literature. The behavior showed indicates the validity of the developed codes and illustrate the need of the use of such computational tool in that process type, due to the great easiness of obtaining thermal information of interestO processamento de materiais por plasmas tem crescido bastante nos últimos tempos em diversas aplicações tecnológicas, mais especificamente no tratamento de superfícies. Esse crescimento se deve, principalmente, pela grande aplicabilidade do plasma como fonte energética. Por outro lado, a multiplicidade de efeitos simultâneos presentes no plasma, (interações térmicas, químicas e físicas) aumenta a complexidade para entendimento da sua interação com sólidos. Nesse sentido, como um passo inicial para o desenvolvimento desse tema, o presente trabalho trata da simulação computacional de aquecimento e resfriamento de amostras de aço e cobre em ambientes de plasma, considerando-se duas configurações geométricas: catodo oco e catodo planar. Para tal, três modelos computacionais foram desenvolvidos na linguagem Fortran 90: um modelo unidimensional transiente sem suporte (1D,t), um modelo bidimensional transiente sem suporte (2D,t) e um modelo bidimensional transiente (2D,t) que considera a presença de um suporte na montagem experimental. Os modelos foram desenvolvidos utilizando-se o método dos volumes finitos e, para as situações bidimensionais, o efeito de catodo oco sobre a amostra foi considerado como uma fonte externa de calor lateral. Os resultados obtidos com os três modelos computacionais, como a distribuição de temperatura nas amostras e nos suportes, os seus gradientes térmicos, em função de alguns experimentos de aquecimento e resfriamento desenvolvidos pelo Laboratório de Plasma, LabPlasma/UFRN, e de experimentos reportados na literatura, apontam para a validade dos códigos desenvolvidos e ilustram a necessidade da utilização dessa ferramenta nesse tipo de processo, pela sua facilidade de disponibilização de informações térmicas de interesseUniversidade Federal do Rio Grande do NorteBRUFRNPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaTecnologia de Materiais; Projetos Mecânicos; TermociênciasLima, João Alves dehttp://lattes.cnpq.br/7913271812346790http://lattes.cnpq.br/2699729486137957Alves Júnior, Clodomirohttp://lattes.cnpq.br/7441669258580942Souza Júnior, Caubi Ferreirahttp://lattes.cnpq.br/5346630547885521Silva, Zaqueu Ernesto dahttp://lattes.cnpq.br/5266867099516480Belisio, Adriano Silva2014-12-17T14:57:38Z2008-03-052014-12-17T14:57:38Z2007-07-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfBELISIO, Adriano Silva. Simulação da transferência de calor em amostras aquecidas por plasma. 2007. 161 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Materiais; Projetos Mecânicos; Termociências) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2007.https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/15522ark:/41046/00130000072xxporinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRN2017-11-01T11:03:11Zoai:repositorio.ufrn.br:123456789/15522Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/repositorio@bczm.ufrn.bropendoar:2017-11-01T11:03:11Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
dc.title.none.fl_str_mv Simulação da transferência de calor em amostras aquecidas por plasma
title Simulação da transferência de calor em amostras aquecidas por plasma
spellingShingle Simulação da transferência de calor em amostras aquecidas por plasma
Belisio, Adriano Silva
Aquecimento por Plasma
Simulação Numérica
Volumes Finitos
Plasma Heating
Computational Simulation
Finite Volume Method
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
title_short Simulação da transferência de calor em amostras aquecidas por plasma
title_full Simulação da transferência de calor em amostras aquecidas por plasma
title_fullStr Simulação da transferência de calor em amostras aquecidas por plasma
title_full_unstemmed Simulação da transferência de calor em amostras aquecidas por plasma
title_sort Simulação da transferência de calor em amostras aquecidas por plasma
author Belisio, Adriano Silva
author_facet Belisio, Adriano Silva
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Lima, João Alves de

http://lattes.cnpq.br/7913271812346790

http://lattes.cnpq.br/2699729486137957
Alves Júnior, Clodomiro

http://lattes.cnpq.br/7441669258580942
Souza Júnior, Caubi Ferreira

http://lattes.cnpq.br/5346630547885521
Silva, Zaqueu Ernesto da

http://lattes.cnpq.br/5266867099516480
dc.contributor.author.fl_str_mv Belisio, Adriano Silva
dc.subject.por.fl_str_mv Aquecimento por Plasma
Simulação Numérica
Volumes Finitos
Plasma Heating
Computational Simulation
Finite Volume Method
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
topic Aquecimento por Plasma
Simulação Numérica
Volumes Finitos
Plasma Heating
Computational Simulation
Finite Volume Method
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
description The processing of materials through plasma has been growing enough in the last times in several technological applications, more specifically in surfaces treatment. That growth is due, mainly, to the great applicability of plasmas as energy source, where it assumes behavior thermal, chemical and/or physical. On the other hand, the multiplicity of simultaneous physical effects (thermal, chemical and physical interactions) present in plasmas increases the complexity for understanding their interaction with solids. In that sense, as an initial step for the development of that subject, the present work treats of the computational simulation of the heating and cooling processes of steel and copper samples immersed in a plasma atmosphere, by considering two experimental geometric configurations: hollow and plane cathode. In order to reach such goal, three computational models were developed in Fortran 90 language: an one-dimensional transient model (1D, t), a two-dimensional transient model (2D, t) and a two-dimensional transient model (2D, t) which take into account the presence of a sample holder in the experimental assembly. The models were developed based on the finite volume method and, for the two-dimensional configurations, the effect of hollow cathode on the sample was considered as a lateral external heat source. The main results obtained with the three computational models, as temperature distribution and thermal gradients in the samples and in the holder, were compared with those developed by the Laboratory of Plasma, LabPlasma/UFRN, and with experiments available in the literature. The behavior showed indicates the validity of the developed codes and illustrate the need of the use of such computational tool in that process type, due to the great easiness of obtaining thermal information of interest
publishDate 2007
dc.date.none.fl_str_mv 2007-07-30
2008-03-05
2014-12-17T14:57:38Z
2014-12-17T14:57:38Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv BELISIO, Adriano Silva. Simulação da transferência de calor em amostras aquecidas por plasma. 2007. 161 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Materiais; Projetos Mecânicos; Termociências) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2007.
https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/15522
dc.identifier.dark.fl_str_mv ark:/41046/00130000072xx
identifier_str_mv BELISIO, Adriano Silva. Simulação da transferência de calor em amostras aquecidas por plasma. 2007. 161 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Materiais; Projetos Mecânicos; Termociências) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2007.
ark:/41046/00130000072xx
url https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/15522
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio Grande do Norte
BR
UFRN
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Tecnologia de Materiais; Projetos Mecânicos; Termociências
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio Grande do Norte
BR
UFRN
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Tecnologia de Materiais; Projetos Mecânicos; Termociências
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFRN
instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron:UFRN
instname_str Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron_str UFRN
institution UFRN
reponame_str Repositório Institucional da UFRN
collection Repositório Institucional da UFRN
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
repository.mail.fl_str_mv repositorio@bczm.ufrn.br
_version_ 1846690403671080960