Função de transferência analítica aplicada à solução de problema
inverso em condução de calor

Fernandes, Ana Paula

Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14732

Document type:	Tese
Access type:	Acesso Aberto
Title:	Função de transferência analítica aplicada à solução de problema inverso em condução de calor
Alternate title (s):	An analytic heat transfer function method to solve an inverse heat conduction problems
Author:	Fernandes, Ana Paula
First Advisor:	Guimarães, Gilmar
First coorientator:	Santos, Marcelo Braga dos
First member of the Committee:	Silva, Márcio Bacci da
Second member of the Committee:	Steffen Júnior, Valder
Third member of the Committee:	Orlande, Helcio Rangel Barreto
Fourth member of the Committee:	Colaço, Marcelo José
Summary:	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)
Area (s) of CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Language:	por
Country:	BR
Publisher:	Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym:	UFU
Department:	Engenharias
Program:	Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote:	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. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.te.2013.69
Document identifier:	https://doi.org/10.14393/ufu.te.2013.69
URI:	https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14732
Date of defense:	18-Jul-2013
Appears in Collections:	TESE - Engenharia Mecânica

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