Aplicação do método de volumes de controle baseado em elementos para solução da equação da transferência de calor em materiais compósitos

Autores

Palavras-chave:

Transferência de calor, Método de volumes de controle baseado em elementos, materiais compósitos

Resumo

O projeto ótimo de máquinas térmicas ou de equipamentos eletrônicos necessita de um conhecimento profundo dos fenômenos de transporte. Ainda que as equações governantes associadas sejam conhecidas há séculos, só nas últimas décadas é que métodos de solução eficientes ficaram ao alcance da engenharia. O Método de volumes de controle baseado em elementos é um dos métodos numéricos que possibilitam a derivação de soluções aproximadas a partir de equações diferenciais fundamentais. Este trabalho apresenta em detalhe a aplicação do método supracitado para discretização da equação de transferência de calor 3D, apresenta um método de cálculo da condutividade térmica efetiva para materiais compósitos e verifica as soluções numéricas.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Biografia do Autor

Fábio Alfaia da Cunha, Universidade de Brasília

Possui graduação e mestrado em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Pará, e doutorado em Ciências Mecânicas pela Universidade de Brasília. Tem experiência na área de simulação computacional de escoamentos reativos e combustão de sólidos. Atualmente é professor Adjunto IV na Universidade de Brasília e atua nos cursos de Engenharia Automotiva, Engenharia Aeroespacial e Engenharia de Energia no Campus do Gama da Universidade de Brasília.

Pedro Paulo Dunice van Els, Universidade de Brasília

Mestrando do Programa de Pós-graduação em Engenharia Aplicada e Sustentabilidade no Instituto Federal Goiano (IFGoiano) campus Rio Verde - GO. Bacharel em Engenharia de Energia da Universidade de Brasília campus Gama (UNB/FGA) do ano 2016, com tempo de graduação sanduiche no ano de 2015-2016 na Universidade Nacional da Irlanda, Galway (NUIG) via o programa Ciência Sem Fronteiras fomentado pela CAPES.

Referências

1. Sundén, B.; Yuan, J. Evaluation of models of the effective thermal conductivity of porous materials relevant to fuel cell electrodes. International Journal of Computational Methods and Experimental 2013, Vol. 1, No. 4, 440”“455.
2. Costa, R. L.; Vlassov, V. Simulation method for effective thermal conductivity determination of complex boards. 2º Workshop em Engenharia e Tecnologia Espaciais, 03, 04 e 05 de maio de 2011.
3. Lei, T.; Alexandersen, J.; Lazarov, B.S.; Wang, F.; Haertel, J.H.; De Angelis, S., Sanna; S., Sigmund, O.; Engelbrecht, K. Investment casting and experimental testing of heat sinks designed by topology optimization. International Journal of Heat and Mass Transfer (2018), 127, pp.396-412.
4. Lu, G.; Zhao, J.; Lin, L.; Wang, X.D.; Yan, W.M. A new scheme for reducing pressure drop and thermal resistance simultaneously in microchannel heat sinks with wavy porous fins. International Journal of Heat and Mass Transfer 2017, 111, pp.1071-1078.
5. Çengel, Y. A.; Ghajar, A.J. Transferência de Calor e Massa. Editora AMG, 2009.
6. Incropera, F. P.; Dewitt, D. P.; Bergman, T. L.; LAVINE, A. S. Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Editora John Wiley & Sons, 6th Edição, 2016.

7. Kreith, F.; Manglik, R. M.; Bohn, M. S. Princípios de transferência de calor. Tradução da 7ª edição norte-americana, 2016.
8. Saabas, H. J. A Control Volume Finite Element Method For Three-Dimensional, Incompressible, Viscous Fluid Flow, Ph.D. Thesis, Dept. of. Mech. Eng., McGill University, Montreal, Que, Canada. 1991.
9. Saabas, H. J.; Baliga, B. R. Co-located equal-order control-volume finite-element method for multidimensional, incompressible, fluid flow ”“ part i: formulation. Numerical Heat Transfer, Part B 1994, 26, 381-407.
10. Tombarevé, E.; Voller, V.R; Vušanovic, I. Detailed CVFEM algorithm for three dimensional advection-diffusion problems. Cmes-computer modeling in engineering & sciences 2013, 96(1), pp.1-29.
11. Xiao, S.; Zhao, Y.; Cao, Y.; Jiang, H.; Zhu, W. Computing method of thermal conductivity of heat dissipation vias in printed circuit board and its optimization, Circuit World 2015, Vol. 41, No. 1, pp. 14-19.
12. Yoon, J.; Park, E.S.; Han, J.H. The Effective Thermal Conductivity of Square Lattice Structure of High Filler Loading Composites Using Finite Element Simulation. The 18th International Conference on Composites Materials (ICCM), 21th to 26th of August, 2011, in Jeju Island, Korea

Downloads

Publicado

2020-12-31

Como Citar

Alfaia da Cunha, F., Dunice van Els, P. . P., & Pereira Vieira, W. T. (2020). Aplicação do método de volumes de controle baseado em elementos para solução da equação da transferência de calor em materiais compósitos. Revista Interdisciplinar De Pesquisa Em Engenharia, 6(2), 62–72. Recuperado de https://periodicos.unb.br/index.php/ripe/article/view/29788