Engenharia Mecânica

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Navegando Engenharia Mecânica por Autor "Assis, Maurício Fernandes de Oliveira"

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    Simulação computacional da transferência de calor conjugada com o OpenFOAM em placas planas inclinadas
    (Universidade Federal do Oeste da Bahia, 2025-06-04) Assis, Maurício Fernandes de Oliveira
    A energia solar, a mais abundante no mundo, é classificada em fototérmica e fotovoltaica. A eficiência dos módulos fotovoltaicos, geralmente entre 13 e 20%, depende de fatores como temperatura e irradiância solar, mas raramente alcança o desempenho nominal em condições reais, reduzindo-se com o aumento da temperatura da placa. Análises térmicas baseadas no método de volumes finitos, utilizando softwares especializados, possibilitam avanços nesse campo. Este estudo investiga a convecção natural em uma placa inclinada com e sem aletas, focando na eficiência de dissipadores de calor. Para tanto, será realizado um estudo numérico com o software OpenFOAM, especificamente o solucionador chtMultiRegionSimpleFoam, adequado para simulações de transferência de calor conjugada em múltiplas regiões. A placa será modelada com fluxo de calor constante, simulando condições térmicas típicas de aplicação industrial. O estudo incluirá três configurações distintas: uma placa sem aletas, um dissipador com aletas convencionais e outro com aletas segmentadas. O objetivo é comparar o desempenho térmico dessas configurações, considerando a eficácia das aletas na dissipação de calor, avaliando a temperatura média da placa e a distribuição dos campos de temperatura e velocidade ao redor das aletas. Para garantir a confiabilidade dos resultados, os valores de temperatura média serão comparados com dados da literatura. Essa comparação validará o modelo adotado e assegurará que as simulações replicam com precisão as condições reais. Além disso, o estudo buscará compreender como diferentes configurações de aletas influenciam o comportamento do fluxo de ar e a eficiência na transferência de calor. A temperatura média no modelo de validação teve uma diferença de temperatura de 2,37 K e um desvio de 3,62% para o coeficiente convectivo. Os resultados do sistema aletado indicam que a inclusão de aletas melhora a dissipação térmica da placa. O Modelo A foi o mais eficiente, reduzindo a temperatura média para 347, 84 K, com coeficiente convectivo de h = 12, 80W/m2K, enquanto o Modelo B apresentou 354, 60 K e h = 12, 11 W/m2K. Comparado à placa sem aletas, que obteve 364, 42 K e h = 9, 31W/m2K, o Modelo A mostrou maior eficiência térmica, apesar de sua massa ligeiramente superior (2, 83 kg contra 2, 56 kg do Modelo B).