Simulação da transferência de calor em amostras aquecidas por plasma

AUTOR(ES)

Adriano Silva Belisio

DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

O processamento de materiais por plasmas tem crescido bastante nos últimos tempos em diversas aplicações tecnológicas, mais especificamente no tratamento de superfícies. Esse crescimento se deve, principalmente, pela grande aplicabilidade do plasma como fonte energética. Por outro lado, a multiplicidade de efeitos simultâneos presentes no plasma, (interações térmicas, químicas e físicas) aumenta a complexidade para entendimento da sua interação com sólidos. Nesse sentido, como um passo inicial para o desenvolvimento desse tema, o presente trabalho trata da simulação computacional de aquecimento e resfriamento de amostras de aço e cobre em ambientes de plasma, considerando-se duas configurações geométricas: catodo oco e catodo planar. Para tal, três modelos computacionais foram desenvolvidos na linguagem Fortran 90: um modelo unidimensional transiente sem suporte (1D,t), um modelo bidimensional transiente sem suporte (2D,t) e um modelo bidimensional transiente (2D,t) que considera a presença de um suporte na montagem experimental. Os modelos foram desenvolvidos utilizando-se o método dos volumes finitos e, para as situações bidimensionais, o efeito de catodo oco sobre a amostra foi considerado como uma fonte externa de calor lateral. Os resultados obtidos com os três modelos computacionais, como a distribuição de temperatura nas amostras e nos suportes, os seus gradientes térmicos, em função de alguns experimentos de aquecimento e resfriamento desenvolvidos pelo Laboratório de Plasma, LabPlasma/UFRN, e de experimentos reportados na literatura, apontam para a validade dos códigos desenvolvidos e ilustram a necessidade da utilização dessa ferramenta nesse tipo de processo, pela sua facilidade de disponibilização de informações térmicas de interesse

ASSUNTO(S)

finite volume method aquecimento por plasma simulação numérica plasma heating computational simulation engenharia mecanica volumes finitos

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