Introdução à Fluidodinâmica Computacional

Introdução à Fluodinâmica Computacional

Problema 1: Temperatur máxima de Chip
Um chip de silício é encapsulado de tal modo que, sob condições de regime estacionário, toda a potência por ele dissipada é transferida por convecção para uma corrente de fluido na qual h = 1000W/m².K e T ambiente é 25OC (T8). O chip é separado de um fluido por uma placa de alumínio com 2 mm de espessura. Se a área da superfície é 100 mm² e a temperatura máxima permitida é 85OC (T1), QUAL A MÁXIMA DISSIPAÇÃO DE POTÊNCIA PERMITIDA NO CHIP?
Resolução

A simulação deste problema de condução de calor no software CFD Studio 1.0, com as superfícies norte e sul adiabáticas.
Perfil de temperatura:

Com a seguinte convergência:

Problema 2: Roupa de bombeiros
Uma roupa de proteção para bombeiros, conhecida como “turnout coat”, é, normalmente, fabricada em três camadas separadas por espaços de ar:
Posição
Material
Espessura (mm)
K(W/m.K)
1
Protetor Térmico
3,5
0,038
2
Ar
1,0
Cond. Ar
3
Barreira Úmida
0,55
0,012
4
Ar
1,0
Cond. Ar
5
Casca(s)
0,8
0,047

Para um ambiente na fase inicial do incêndio, na qual os bombeiros trabalham frequentemente, um fluxo radiante de calor no lado exposto às chamas da roupa de proteção é 0,25 W/cm². Qual a temperatura da superfície externa da roupa se a temperatura da superfície interna é 66OC, condição que resultaria em queimaduras no corpo?
Resolução

Obs: Fiz várias tentativas de simulação computacional no software CFD Studio 1.0, sem sucesso. Depois de uma inspeção, descobri que o problema estava na hora de salvar cada malha com as respectivas propriedades. Desconfio que, no procedimento de unir as malhas de simulação, o comando “Aplica em todos” não serve para o caso de múltiplas malhas. É isso mesmo que está acontecendo? Como soluciono esse tipo problema???

Problema 3: Gradientes de temperatura no resfriamento da esfera ao ar
Considere uma esfera de aço (diâmetro de uma