Modelagem computacional da equação da condução de calor: com aplicações em uma matriz de forjamento

Abstract

No presente projeto, desenvolveu-se um modelo computacional para análise da condução de calor em regime permanente para sólidos, este estudo apresenta uma aplicação prática em uma matriz de forjamento. O modelo atende diversas condições de contorno tais como: temperaturas impostas, fluxos de calor e convecção. Para isto, nosso estudo começa pela equação da condução de calor unidimensional, para logo depois ser expandida para os casos bidimensionais e tridimensionais. No presente trabalho é utilizado o Método das Diferenças Finitas (MDF) para a discretização de um caso particular da equação geral de condução de calor, ou seja a equação de Laplace. O método algoritmo de Thomas (TDMA) foi utilizado para solução dos sistemas de equações lineares gerados. A linguagem de programação escolhida foi o Fortran. Os modelos unidimensional e bidimensional são comparados com as soluções analíticas da literatura. Já para o caso tridimensional as comparações foram feitas por meio de um software computacional (ANSYS- Fluent). Finalmente foram obtidos o campo de temperaturas de uma matriz de forjamento baseados em dados experimentais extraídos a partir de um relatório de cooperação científica.