Projeto constructal da geometria de materiais altamente condutivos aplicados à refrigeração por condução de calor

Abstract

Este trabalho se baseia na teoria constructal para realizar a otimização geométrica de um sistema em forma de “V” que remove um fluxo de calor constante e o conecta a dissipadores isotérmicos. A equação de condução de calor em regime permanente é aplicada ao sistema de interesse. É mostrado numericamente que a resistência térmica global do caminho em “V”, sujeita as constantes área total e área do caminho em “V”, pode ser minimizada variando-se a sua geometria (graus de liberdade). A teoria constructal mostrou a emergência de uma arquitetura ótima que minimiza a resistência térmica global: um formato externo ótimo para a configuração, assim como ótimos valores para a geometria do caminho em “V”.

This work relies on the Constructal theory to perform the geometric optimization of the V-shaped pathway, which removes a constant heat flux and delivers it to isothermal sinks. The conduction heat transfer equation in steady state is applied to the studied system. It is shown numerically that the global thermal resistance of the V-shaped pathway can be minimized by geometric optimization subject to total volume and V-shaped pathways material constraints. Constructal design showed the emergence of an optimal architecture that minimizes the global thermal resistance: an optimal external shape for the assembly and optimal geometry features for the V-shaped pathway.