Análise do desenvolvimento da camada limite térmica em placa plana sujeita a convecção natural utilizando princípios ópticos
Resumo:A caracterização da transferência de calor em fluidos é de extrema importância no que tange o domínio e estudo de seu fenômeno e eficiência. A utilização de bancadas experimentais como forma de auxílio do aprendizado e como ferramenta para análises reais de fenômenos térmicos mostra-se essencial no entendimento das interações entre elementos sujeitos a um gradiente de temperatura. A transferência de calor, dentre outras coisas, é caracterizada pelo comprimento e desenvolvimento de sua camada limite térmica. Atualmente, tal caracterização é feita por meio de simulações computacionais que utilizam métodos numéricos puros e por meio de ensaios de bancada que podem utilizar várias técnicas, dentre elas, técnicas ópticas. O presente trabalho foca-se nos princípios de coleta e processamento de dados da técnica óptica BOS (Background Oriented Schlieren). O trabalho foi realizado aquecendo-se uma placa vertical de dimensões 100 mm x 100 mm a 80◦C, por meio de controle PID de temperatura, e utilizando-se uma câmera, um anteparo e um fundo, de forma a tirar fotos antes e após o aparecimento do gradiente de temperaturas. O resultado foi obtido analisando o deslocamento aparente do fundo entre ambos os registros através do software PIVlab, obtendo-se imagens que caracterizam a camada limite. A utilização dos métodos ópticos se mostra promissor, os gráficos de camada limite obtidos se mostraram bastante similares àqueles descritos na literatura. Além disso, os resultados obtiveram um desvio padrão reduzido de cerca de 0,000342 m, o que mostra a boa precisão do método, apesar das diferenças entre os dados experimentais e teóricos ainda sugerirem a necessidade de pequenas melhorias da bancada. Além disso, os efeitos transientes de deslocamento aparente foram analisados por meio de um vídeo gravado. Os resultados desta análise mostraram o efeito da temperatura no índice de refração, sugerindo uma relação crescente parabólica entre estas propriedades. Assim, a montagem da bancada se mostrou muito eficiente para a caracterização da camada limite térmica.
Palavras-chave: Camada limite térmica; Convecção natural; Bancada Térmica; Técnicas Ópticas;
BANCA EXAMINADORA: Yipsy Roque Benito
Matheus Pereira Antunes
Douglas Martins Rocha - Orientador
Atenciosamente,