Detalhes do Trabalho
Título do Trabalho
Implementação do Método de Diferenças Finitas em coordenadas polares aplicado no resfriamento de materiais metálicos
Autor(es)
Gabriel Mugnol, Juliane Donadel, Lisiane Trevisan
Nível / Modalidade
Graduação / Pesquisa
Resumo

Conhecer o processo de resfriamento de um componente metálico é de fundamental importância para estimar seu comportamento frente aos esforços mecânicos. O resfriamento destes componentes deve ser monitorado através das curvas de resfriamento. Além disso, a geometria do componente é um fator importante que deve ser considerado, principalmente para a análise em geometria cilíndrica. No entanto, existem poucas referências na literatura sobre a análise de temperatura em coordenadas polares. Dessa forma, a descrição precisa do processo de fabricação de peças de geometria circular torna-se uma tarefa desafiadora. Este trabalho tem por objetivo a obtenção das curvas de resfriamento de componentes metálicos em coordenadas polares de forma numérica, através do Método de Diferenças Finitas (MDF), para compará-las com curvas teóricas. Para isso, a primeira etapa realizada foi a revisão bibliográfica de processos de resfriamento e do MDF. Nessa fase, foi estudado o método e sua aplicabilidade em problemas de condução de calor. Com base nas informações obtidas, foi elaborada uma adequação da Equação do Calor para coordenadas polares. Considerando um elemento diferencial de área com ângulo e raio, fez-se o balanço de energia com os fluxos de calor de entrada e saída. Com as devidas manipulações algébricas, foi possível chegar a uma Equação Diferencial Parcial, descrevendo o regime transitório do calor em coordenadas polares. Em seguida, através do MDF foi convertida a forma analítica da equação para a forma numérica, para que assim possa ser implementada em uma rotina computacional do software Matlab. Como resultado, obteve-se a conversão da Equação da Condução de Calor em regime transitório para coordenadas polares. O código da rotina computacional segue em fase de implementação, para que assim sejam plotadas as curvas de resfriamento para componentes metálicos. Desta maneira, parte das lacunas da literatura foi esclarecida, e espera-se que com o algoritmo finalizado seja possível obter as curvas simuladas e compará-las com as teóricas, assim concluindo sobre sua aplicabilidade.

Palavras-Chave
Método de Diferenças Finitas, Coordenadas polares, Resfriamento metálico.