Design construtal de uma cavidade aletada em forma de ‘E’ para refrigeração de um corpo gerador de calor

Resumo

Este trabalho tem como propósito investigar através do método Design Construtal a influência geométrica de uma cavidade aletada em forma de ‘E’ inserida em um corpo sólido com geração interna de calor. O objetivo principal do estudo é a obtenção da geometria da cavidade que conduz a uma menor temperatura máxima no sistema. Também são obtidas configurações ótimas para diferentes frações de área entre o corpo condutor, cavidade e aleta. O sistema foi assumido como bidimensional e as condições de temperatura prescrita e convectiva foram consideradas nas paredes da cavidade e aleta. A solução numérica do problema foi obtida com a ferramenta PDETOOL, Partial Differential Equations Tool, do software MATLAB®, que resolve a equação da difusão do calor pelo método dos elementos finitos. O método Design Construtal mostrou-se adequado para a obtenção das configurações geométricas ótimas do sistema, uma vez que a temperatura máxima do corpo aquecido foi minimizada, tornando possível a obtenção de uma configuração que equilibrou a distribuição de temperaturas no sistema a favor da função objetivo, atendendo assim, aos princípios da Teoria Construtal. Além disso, constatou-se que os resultados otimizados apresentaram ganhos de performance de até 74% em relação aos casos de menor desempenho avaliados.