Dissertação

Vasculature optimization of actively-cooled materials EVALUATED

Com a vontade de explorar todas as possibilidades do imaginário da humanidade surgiu o mundo da engenharia. Em aplicações de engenharia onde os processos de transferência de calor estão presentes surgem os materiais vasculares arrefecidos activamente, que fornecem motivação para esta tese. O objetivo deste trabalho é implementar as ferramentas necessárias para modelar e optimizar problemas de transferência de calor conjugados (o calor dispersa-se pelo domínio não só através de condução mas também de convecção). Com o desejo de uma implementação independente da configuração dos canais associado ao processo de optimização, é necessário encontrar uma solução de discretização inovadora, técnica que foi encontrada no Interface-enriched Finite Element Method. As equações que definem a transferência de calor nas duas fases de materiais vasculares são diferentes. Nas regiões dominadas por convecção, as formulações de elementos finitos padrão são ineficazes e é necessário encontrar uma solução diferente, tendo-se escolhido o Streamline Upwind/Petrov-Galerkin. Estando integrados num grupo de trabalho na TU Delft, todos os aspectos de implementação fazem parte de uma ferramenta computacional desenvolvida pelo referido grupo (hybrida). Seguindo as premissas acima, foi possível comparar resultados com testes de verificação para os métodos discutidos e também optimizar geometrias vasculares, minimizando a temperatura maxima no seu domínio. Usando a abordagem e resultados descritos, foi possível concluir que o trabalho desenvolvido resultou na aplicação correcta de cada método e também que a sua combinação é eficiente e eficaz na modelação e optimização de problemas de transferência de calor conjugados definidos por domínios vasculares arrefecidos activamente.
Interface-enriched Finite Element Method, Streamline Upwind/Petrov-Galerkin, Convecção de Calor, Optimização.

Junho 14, 2016, 14:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

André Calado Marta

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Alejandro M. Aragón

TU Delft