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metadata.dc.type: Tese
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Função de transferência analítica aplicada à solução de problema inverso em condução de calor
Other Titles: An analytic heat transfer function method to solve an inverse heat conduction problems
metadata.dc.creator: Fernandes, Ana Paula
metadata.dc.contributor.advisor1: Guimarães, Gilmar
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Santos, Marcelo Braga dos
metadata.dc.contributor.referee1: Silva, Márcio Bacci da
metadata.dc.contributor.referee2: Steffen Júnior, Valder
metadata.dc.contributor.referee3: Orlande, Helcio Rangel Barreto
metadata.dc.contributor.referee4: Colaço, Marcelo José
metadata.dc.description.resumo: Esse trabalho dedica-se ao estudo da obtenção da função de transferência (ou resposta impulsiva) por meio das teorias de funções de Green e sistemas dinâmicos, para então aplicá-la à solução de problema inverso em condução de calor. Os problemas térmicos unidimensinal e tridimensional, respectivamente denominados X22 e X33Y 33Z33, são elegidos para a apresentação da fundamentação téorica do método proposto. O problema 1D trata-se de um problema clássico em condução de calor com aplicação em obtenção de propriedades termof ísicas, e, o 3D é uma aproximação teórica equivalente a um problema de condução de calor originado por um processo de usinagem. Então, conhecendo-se o perl de temperatura (seja hipotético ou experimental) e a função de transferência, mostra-se que a estimativa do uxo de calor pode ser concretizada por diferentes abordagens, ou por meio da deconvolução, ou da transformada rápida de Fourier e sua inversa, e ainda por cálculos de densidades espectrais, todas equivalentes entre si. Transpõe-se a teoria matemática usada na estimativa de uxo de calor em termos de solução computacional com o subsídio do software MATLAB. Apresentase, assim, o desempenho da técnica explorando-se vários parâmetros de conguração de um problema térmico, como o tipo de material (metal ou não-metal), a dimensão da amostra, a discretização do tempo, simulação da temperatura por diferentes formas de uxo de calor, e, posteriormente a restauração desse uxo de calor que a gerou. Concluindo o trabalho, a metodologia é submetida a testes onde se tem temperaturas adquiridas em um processo de usinagem, cujo objetivo é estimar a temperatura na interface peça-ferramenta, e tempertaturas medidas em testes de laboratórios para a identicação de propriedades termofísicas.
Abstract: This work proposes a heat transfer function identication (or impulse response) method to solve an inverse heat conduction problem. The technique is based on Green\'s function and on a thermal dynamical system equivalent. The inverse heat conduction problems, 1D and 3D transient, respectively, named X22 and X33Y33Z33 are selected to present the fundamentals of the method proposed. The 1D-transient case is a classic heat conduction problem used to obtain thermophysical properties and 3D-transient problem studied describes theoretically a machining process. It is shown that from the temperature prole (hypothetical or experimental temperature measured far from the heat source) and knowing the heat transfer function it is possible to estimate the heat ux by dierent approaches as deconvolution, spectral densities estimation or fast Fourier inverse procedure. MATLAB codes are used. The technique performance for several conguration parameters is presented. For example, parameters as dierent kinds of material (metal or non-metal), geometrical dimensions, sample time and dierent prole of the heat ux are analyzed. The work is concluded with the application of the technique in two experimental cases: i) the heat ux and temperature estimation at the interface of workpiecetool during a machining process and: ii) the heat ux estimation from thermophyscal properties experimental data tests.
Keywords: Problema inverso
Condução de calor
Funções de Green
Função de tranferência
Inverse heat conduction problems
Heat transfer function
Heat conduction analytical solutions
Thermal dynamic systems
Calor - Condução
Problemas inversos (Equações diferenciais)
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: FERNANDES, Ana Paula. An analytic heat transfer function method to solve an inverse heat conduction problems. 2013. 194 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2013.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14732
Issue Date: 18-Jul-2013
Appears in Collections:TESE - Engenharia Mecânica

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