Transferência de calor em aletas porosas por métodos analíticos e numéricos em problemas não lineares

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Tipo do documento:	Tese
Título:	Transferência de calor em aletas porosas por métodos analíticos e numéricos em problemas não lineares
Título(s) alternativo(s):	Heat transfer in porous fins by analytical and numerical methods in nonlinear problems
Autor:	Quirino, Jonatas Motta
Primeiro orientador:	Correa, Eduardo Dias
Primeiro coorientador:	Sobral, Rodolfo do Lago
Primeiro membro da banca:	Gama, Rogério Martins Saldanha da
Segundo membro da banca:	Costa, Maria Laura Martins
Terceiro membro da banca:	Fico Junior, Nide Geraldo do Couto Ramos
Quarto membro da banca:	Anjos, Gustavo Rabello dos
Resumo:	A análise de problemas de dissipação de calor que envolvem aletas, tipicamente são expressos em situações de dissipação térmica, a qual é incrementada pela superfície estendida. Muitos modelos de problemas como desse tipo já foram desenvolvidos, onde cada modelo parte de pressuposições, simplificações ou aproximações que permitam ou colaborem com a solução do problema. Nesse sentido, este trabalho busca uma nova abordagem ao problema, propondo uma perspectiva analítica e outra numérica em uma modelagem que contemple fatores e fenômenos desconsiderados pela literatura específica para uma aplicação onde haja a dissipação de calor a partir de uma superfície primária, em que está ligada uma aleta porosa. A porosidade da aleta deixa a situação mais sofisticada, e essa análise em muitos estudos não é realizada adequadamente, pois os poros internos da aleta permitem que a superfície de troca de calor seja maximizada. Aliada a isso, será implementado um modelo não linear, pois a troca de calor por radiação térmica, bem como a convecção térmica serão avaliados, o que torna a equação que rege o problema como um modelo não linear. Para a modelagem a equação se baseia no método de Darcy para meios porosos, em que simulações numéricas buscam a solução de uma sequência de problemas lineares, onde cada elemento dessa sequência possui um princípio mínimo equivalente, que tem como limite a solução do problema original. À equação não linear que governa o problema é aplicado o método de Diferenças Finitas e, assim, é estudada a sequência de problemas lineares proposta e sua convergência. É investigada, por fim, a influência do parâmetros físico de radiação e como ela traz o modelo mais próximo de situações reais.
Abstract:	The analysis of heat dissipation problems involving fins a re t ypically expressed in situations of thermal dissipation, which is increased by the extended surface. Many problem models of this type have already been developed, where each model starts from presuppositions, simplifications or approximations that allow or c ollaborate with the solution of the problem. In this sense, this work seeks a new approach to the problem, proposing an analytical and a numerical perspective in a modeling that includes factors and phenomena disregarded by the specific l iterature for an application where there is heat dissipation from a primary surface, in which it is connected a porous fin. The fin porosity makes the situation more sophisticated, and this analysis in many studies is not performed properly, as the internal pores of the fin allow the heat exchange surface to be maximized. Allied to this, a non-linear model will be implemented, as the heat Exchange by thermal radiation, as well as thermal convection will be evaluated, which makes the equation that governs the problem a non-linear model. For modeling, the equation is based on Darcy’s method for porous media, in which numerical simulations seek the solution of a sequence of linear problems, where each element of this sequence has an equivalente minimum principle, which has as its limit the solution of the original problem. The Finite Differences method is applied to the nonlinear equation that governs the problem and, thus, the proposed sequence of linear problems and their convergence are studied. Finally, the influence of the physical parameters of radiation and how it brings the model closer to real situations is investigated.
Palavras-chave:	Mechanical engineering Heat Heat exchangers Simulation methods Engenharia mecânica Calor Permutadores térmicos Métodos de simulação
Área(s) do CNPq:	ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE
Idioma:	por
País:	Brasil
Instituição:	Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição:	UERJ
Departamento:	Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia
Programa:	Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Citação:	QUIRINO, Jonatas Motta. Transferência de calor em aletas porosas por métodos analíticos e numéricos em problemas não lineares. 2022. 90 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022.
Tipo de acesso:	Acesso Aberto
URI:	http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18524
Data de defesa:	13-Set-2022
Aparece nas coleções:	Doutorado em Engenharia Mecânica

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