Portal de Eventos do IFRS, Volume 5, 2021

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Estudo da condução do calor unidimensional e bidimensional em regime estacionário e condução transiente
Eliel Felizardo, Felipe Luy Valério

Última alteração: 21-10-2021

Resumo


A transferência de calor, ou apenas calor, é a energia térmica em trânsito devido a uma diferença de temperaturas no espaço. Essa transferência pode se dar de diversos modos e um deles é a condução (INCROPERA, 2011). A condução do calor ocorre quando existe transferência de energia através de um meio que pode ser um sólido ou um fluido. Assim, devido à interação entre as partículas, ocorre uma transferência de energia das partículas mais energéticas para as menos energéticas. A teoria de transferência de calor por condução é relevante em um grande volume de aplicações na indústria, engenharia, meio ambiente etc (OZISIK, 1973). Por esses motivos, entender como funciona esse processo físico, modelar por meio de equações matemáticas e resolver estas equações, analiticamente ou numericamente, é de extrema importância, para compreensão deste fenômeno de transporte. O objetivo da pesquisa intitulada “Estudo da condução do calor unidimensional e bidimensional em regime estacionário e condução transiente” é estudar e compreender o fenômeno de condução do calor e determinar soluções analíticas e numéricas para os problemas existentes na literatura. Para fazer este estudo, inicialmente foram revisados vários conceitos da Matemática importantes para a pesquisa, como matrizes, determinantes e sistemas lineares, as leis de integração, regras de derivação, derivadas parciais, equações diferenciais e cálculo numérico. Em seguida, foi estudada a transferência de calor unidimensional,  por condução, em um meio estacionário. Ou seja, estudou-se como este fenômeno pode ser modelado nas mais variadas situações de condução de calor em um meio sólido ou líquido. Estudou-se também como são feitas as determinações das soluções destas equações analítica ou numericamente. Além disso, também foram estudados algoritmos e programação porque, para encontrar a solução de determinados problemas,  é necessário utilizar métodos numéricos. Nesta pesquisa, as linguagens de programação utilizadas foram o Fortran e o Scilab. Ressalta-se aqui o papel integrador dos estudos, pois relacionam-se tecnologia da informação, Matemática, Física e engenharia. Resumindo, esta pesquisa aborda a transferência de calor unidimensional em um meio estacionário, como são modelados os problemas e como são determinadas as soluções analíticas e numéricas deste fenômeno. Na continuação deste estudo, será abordada a condução do calor bidimensional e a condução de calor transiente. Considera-se esta pesquisa de extrema importância e muito atual, uma vez que aborda diversas aplicações da Matemática em  questões relativas à eficiência energética, sustentabilidade ambiental, resistência de materiais e conforto térmico em nossas casas (SIEGEL, 2002), tendo um cunho acadêmico, bem como um aspecto sustentável e social e tendo a interdisciplinaridade como a palavra-chave deste estudo.

 

INCROPERA, F. Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa. LTC, Brasil, 2011.

OZISIK, M. Necati. Radiative transfer and interactions with conduction and convection. Wiley, New York, 1973.

SIEGEL, R. e Howell, J. Thermal Radiation Heat Transfer. TAYLOR& FRANCIS, New York, 4th edition, 2002.


Palavras-chave


Condução do calor; Modelagem matemática; Métodos numéricos; Interdisciplinaridade; Transferência de energia.

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