Determinação da difusividade térmica de sólidos através do método do problema inverso

• Autor(a) principal: Gervásio, Lucas Caricimi
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFFS (Repositório Digital da UFFS)
• Texto Completo: https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/3128
• topic: Transferência de calor; Problemas inversos; Diferenças finitas

A difusividade térmica de materiais é um dado necessário para a solução de problemas de diferentes áreas, tais como a de alimentos, construção civil, mecânica, entre outras. Existem diferentes métodos de obtenção desse dado, escolhidos em função do tipo de sistema físico, praticidade, precisão e custo-benefício. O presente trabalho tem como objetivo determinar a difusividade térmica de amostras de metal, utilizando o Método do Problema Inverso (PI). O Problema Direto (PD) de transferência de calor por condução em uma barra, com condições de contorno de primeira espécie, foi resolvido numericamente utilizando do Método das Diferenças Finitas. Foram implementadas discretizações das variáveis espaço e tempo com os esquemas Explícito, Implícito e o Crank-Nicolson com o objetivo de avaliar seus desempenhos computacionais, visando sua utilização no PI. Esse, foi implementado com o Método de Procura em Rede, utilizando dados experimentais de temperatura por tempo, obtidos através um Sistema de Aquisição Eletrônica de Dados (SAED). Os experimentos foram realizados no Laboratório de Educação Matemática da UFFS/Chapecó (LEM) e os programas computacionais foram elaborados em linguagem Scilab. A difusividade térmica do metal pesquisado foi de 4,110−6 m2/s obtida pelo PI e encontra-se na mesma ordem de grandeza de aços disponíveis na literatura. Tal aproximação não atesta a precisão do método utilizado, visto que os aços referidos na literatura, provavelmente, não tem a mesma composição das amostras analisadas. Porém, podese afirmar que o PI é um método: prático, porque envolve experimentos simples e rápidos; eficiente custo-benefício, porque fornece um resultado na mesma ordem de grandeza dos dados da literatura e demanda apenas de materiais eletrônicos de baixo custo e da execução computacional de um modelo matemático.