O propósito do trabalho é analisar a influência dos parâmetros geométricos sobre a dissipação de calor de um perfil bidimensional com uma cavidade multi-bifurcada mantendo a área da cavidade constante. A simulação numérica foi realizada através da solução da equação da difusão do calor com MEF. Foi calculado o campo de distribuição de temperaturas no regime permanente e com geração de calor interna fixa e foi assumido que a transferência de calor no sólido ocorreu por condução. A geometria da cavidade foi gerada por um sistema de funções iteradas e um algoritmo foi implementado para testar diferentes ângulos de bifurcação, tamanho de cada braço de ramificação e número de iterações para geração da geometria. Entre as cavidades testadas foi possível determinar uma geometria ótima que serve de recomendação teórica para construção de possíveis perfis para troca de calor.Palavras-chave: MEF, dissipação de calor, design construtal.The purpose of this work is to analyze the influence of geometric parameters on the heat dissipation of a two-dimensional profile with a multi-bifurcated cavity keeping the cavity area constant. The numerical simulation was performed through the solution of the heat diffusion equation with MEF. The temperature distribution field was calculated in the steady state and with fixed internal heat generation and it was assumed that heat transfer to the solid occurred by conduction. The cavity geometry was generated by a system of iterated functions and an algorithm was implemented to test different bifurcation angles, size of each branching arm and number of iterations for geometry generation. Among the wells tested, it was possible to determine an optimum geometry that serves as a theoretical recommendation for the construction of possible profiles for heat exchange.Keywords: FEM, heat dissipation, constructal design.
INTRODUÇÃOFractais tem sido usados em diversas áreas de engenharia e o potencial dessa teoria começa a ser importante em diversas aplicações industriais reais [1]. O uso da teoria dos fractais abrange aplicações na área de física [2,3], engenharia química [4,5], finanças [6,5], tráfego de internet [7], processamento de imagens [8,9], dinâmica dos fluidos [10,11], ciência ambiental [12,13], análise de superfícies [14] dentre outros. O motivo dessa gama de aplicações da teoria fractal se deve particularmente a sua característica de descrever a auto-similaridade em diferentes escalas que é uma aproximação do que ocorre na natureza [15,16]. Com uma formulação mais prática, existe também a Teoria Construtal que procura explicar deterministicamente o surgimento de formas na natureza a partir da ideia de um sistema de fluxo que altera sua forma para facilitar o acesso das correntes que fluem através dele. Dentro da Teoria Construtal é definido por Adrian Bejan o método Design Construtal como o uso da Lei Construtal como uma ferramenta na procura de melhores configurações e também melhores estratégias para resolução de um determinado problema que depende de geometria [17].Um problema freque...