Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Matemática e Computação Científica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T20:41:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 292661.pdf: 576765 bytes, checksum: efb75820533b1acf74aa77beab8fb406 (MD5) / Neste trabalho estudamos a existência e unicidade de soluções globais fortes para o sistema termoelástico em um domínio limitado,conexo, de classe C² em Rn, sob efeitos de uma dissipação mecânica não linear e localizada em uma vizinhança de parte da fronteira do domínio. São obtidas taxas algébricas explícitas de decaimento da energia associada à solução de tal sistema. Quando a dissipação mecânica tem um comportamento " quase linear '', o decaimento é exponencial. A existência e unicidade de soluções são obtidas através do método de Faedo-Galerkin. Para as estimativas da energia, usamos o Método de Nakao, certas identidades da energia e multiplicadores localizados.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T12:45:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho, uma investigação teórica e experimental foi desenvolvida para estudar o comportamento térmico de um dissipador de calor do tipo câmara de vapor. Uma revisão bibliográfica sobre o estado da arte em dissipadores de calor com câmaras de vapor é apresentada, mostrando que a geometria proposta neste trabalho é original. Também são apresentadas correlações para a previsão de coeficientes de troca de calor por convecção externa ao dissipador, assim como para coeficientes de ebulição e condensação, fenômenos que ocorrem internamente à câmara de valor. Um modelo teórico baseado na analogia entre circuitos de resistências elétricas e térmicas foi desenvolvido para determinar as resistências térmicas total e global do dissipador de calor. Um segundo modelo teórico foi desenvolvido para obter a resistência térmica de um dissipador de calor convencional (maciço). Um aparato experimental foi construído no Laboratório de Tubos de Calor (Labtucal/Lepten) para a realização de testes, visando obter a distribuição de temperaturas e as resistências térmicas do dissipador de calor. Vários testes foram feitos variando-se parâmetros como: potência de entrada, razão de enchimento e inclinação do aparato experimental. Os dados experimentais são comparados com quatro modelos teóricos desenvolvidos, de forma a validar o modelo que melhor prevê o comportamento térmico do dissipador de calor. Outra análise experimental foi feita em relação à inclinação do aparato experimental, para verificar a influência do meio poroso da base da câmara de vapor. Resultados teóricos do modelo matemático, obtido para um dissipador maciço, foram comparados aos dados experimentais do dissipador de calor do tipo câmara de vapor, para comparar a performance térmica destas tecnologias, na transferência de calor. Finalmente, conclusões obtidas no presente trabalho e sugestões para desenvolvimentos complementares são apresentadas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T03:32:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 245748.pdf: 3586033 bytes, checksum: 6e3ca4a8d7a6f459336716d8e6847d24 (MD5) / Durante os últimos anos, o desenvolvimento da microeletrônica na indústria provocou um aumento significativo nas concentrações do calor gerado por componentes eletrônicos, devido a sua maior potência e a diminuição de seu tamanho. Os sistemas passivos de refrigeração convencionais se mostram deficientes quando têm o objetivo de dissipar fluxos de calor concentrados em pequenas áreas. Isso se explica pelo fato dos dissipadores possuírem um limite na capacidade de transferência de calor por condução, ocorrendo uma concentração das linhas de fluxo de calor, provocando o chamado "ponto quente". A utilização de uma câmara de vapor funcionando como um espalhador de calor, acoplado à base de um dissipador aletado convencional permite uma maior dissipação de calor devido a uma menor resistência térmica de espalhamento. Neste trabalho, um protótipo de um dissipador com câmara de vapor foi construído, testado e comparado com um dissipador convencional. O sistema desenvolvido usa água como fluido de trabalho com diversas razões de enchimento: 10%, 20%, 30% e 40% do volume total da câmara. Diversos níveis de taxa de transferência de calor (variando de 25W a 200 W) foram testados. Nos testes, o calor é gerado por um aquecedor elétrico acoplado à base da câmara do dissipador. Um dissipador convencional com as mesmas dimensões foi testado como referência. As distribuições de temperatura foram monitoradas experimentalmente em ambos os dissipadores. Os resultados mostram uma redução na resistência térmica global de 0,33 K/W do dissipador convencional para 0,27 K/W do dissipador com câmara de vapor, para uma potência aplicada de 200W e com razão de enchimento 30%. Para baixas potências, a resistência do dissipador com câmara de vapor é maior que a do dissipador convencional, indicando problemas de início de operação (ou start-up). A resistência térmica da câmara de vapor tende a reduzir com o aumento da taxa de transferência de calor aplicado na base. Os resultados preliminares aqui obtidos demonstram a viabilidade técnica da solução. Porém, um projeto térmico mais refinado da câmara de vapor levaria a uma redução ainda maior da resistência térmica global do dissipador.

Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-03-20T19:50:03Z No. of bitstreams: 1 000002F2.pdf: 1101205 bytes, checksum: 35ea0ac880e5841836ff1b5e64d2f9ff (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-20T19:50:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000002F2.pdf: 1101205 bytes, checksum: 35ea0ac880e5841836ff1b5e64d2f9ff (MD5) Previous issue date: 2012-11-27 / CNPQ – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Componentes eletrônicos estão cada vez mais potentes, necessitando de dissipações térmicas maiores. Os ventiladores atuais, conhecidos comercialmente como "coolers", estão se tornando ineficientes para esta evolução por dependerem de uma maior vazão para atender a demanda de calor dissipado, o que também causa aumento no seu ruído. Como uma alternativa para aprimorar a troca de calor, estudam-se (micro) jatos sintéticos. Estes são produzidos através de uma cavidade selada por uma membrana oscilatória e uma placa com um orifício. A movimentação periódica da membrana produz um jato com valor positivo de quantidade de movimento, que pode ser direcionado para o resfriamento de um dispositivo eletrônico.Para análise térmica, um modelo numérico do dispositivo de refrigeração foi construído em ANSYS CFX 12.0. Variações nos números de Reynolds e Strouhal dos jatos sintéticos e posição da região aquecida na superfície de interesse foram realizadas e seu efeito no desempenho térmico analisado. Os resultados foram comparados a um escoamento convencional de mesma geometria em regime permanente e submetido à mesma vazão mássica média induzida por cada jato sintético. Para a configuração testada, observou-se que os (micro) jatos sintéticos podem fornecer um fluxo de ar mais direcionado para os "hotspots" com maior necessidade de resfriamento. Os resultados encontrados indicam um aumento de número de Nusselt até 122% em jatos sintéticos comparados aos escoamentos contínuos. Logo, confirmam o maior desempenho térmico do jato sintético em relação ao método convencional equivalente e justificam a necessidade de investigações adicionais nesta área. Isto indica que os jatos sintéticos podem ser personalizados ou direcionados especificamente para atender a demanda de resfriamento do problema de interesse. / The rising power consumption of electronic components requires higher and higher thermal dissipation. Current fan systems, commercially known as "coolers", are becoming ineffective to cope with this demand since their performance is dependent on the volumetric flow rate of the driving fan, which becomes more wasteful and noisy. An alternative to improve the heat exchange of current systems is the application of (micro) synthetic jets. These are produced by the oscillations in a cavity bounded by a membrane and a plate with an orifice. Membrane actuation produces a net forward momentum jet through the orifice, which can be applied to cool an electronic device. For this analysis, a numerical model of the cooling device was built on ANSYS CFX 12.0. Variations in jet Reynolds and Strouhal numbers and positioning of the heated region of interest were made and their effect on thermal performance analyzed. Results were compared to a conventional flow with the same geometry but subjected to a single-fan providing steady flow with the same average mass flow rate induced by each synthetic jet. For the configurations tested, it was found that (micro) synthetic jets may provide more directed air flow for "hotspots" with the greatest need of cooling. The results indicate a thermal performance up to 122% higher compared to their equivalent conventional cooling case. This confirmation of the higher thermal performance of synthetic jets relative to a convencional method and justifies the need for the current and additional investigations in this area. Results also indicate that synthetic jets can be customized and specifically directed to meet the cooling demand of the problem in question.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work presents an optimization methodology for lighting systems that employ LED. Initially, this work brings a calculation methodology capable of obtaining a thermal resistance of heat sink from their dimensions of area, besides enable optimization of the system through reducing their volume by through of change in the number of finned, length and consequently the weight of heat sink. Subsequently, the thesis present a new optimization methodology that has the objective of find the optimal point of operation lighting system taking into consideration the parameters of application current in the device, luminous flux, junction temperature, thermal resistance heat sink, number of LED and lifetime. An example of project is shown, confirming the theory, where the obtained results through of routine calculation coincided with the values found in experimental. The work also present the development of electronic topologies to power a public lighting system employing LED. Therefore, a driver to power of LED based in the integrated two-flyback converters was proposed. One prototype this system was implemented, where the luminaire provide a power of 63W. The experimental results proved the project methodology through of system satisfactory operation, presenting power factor near unit, high efficiency and a low input current distortion was obtained. / Este trabalho apresenta uma metodologia de otimização para sistemas de iluminação que empregam LEDs. Inicialmente, traz-se uma metodologia de cálculos capaz de obter a resistência térmica de dissipadores de calor a partir de suas dimensões de área, além de possibilitar a otimização do sistema através da redução do volume do mesmo por meio da variação do número de aletas, do comprimento e consequentemente da massa do dissipador. Posteriormente o trabalho apresenta uma nova metodologia de otimização que tem o objetivo de encontrar o ponto ótimo de operação do sistema de iluminação, levando-se em conta os parâmetros de corrente direta aplicada no dispositivo, fluxo luminoso, temperatura de junção, resistência térmica do dissipador, número de LEDs e vida útil dos mesmos. Um exemplo de projeto é demonstrado confirmando a teoria apresentada, onde os resultados obtidos através da rotina de cálculos coincidiram com os valores encontrados experimentalmente. O trabalho também apresenta o desenvolvimento de uma topologia eletrônica para alimentar um sistema de iluminação pública empregando LEDs. Dessa maneira, um driver para acionamento de LEDs baseado na integração de dois conversores flyback foi proposto. Um protótipo desse sistema foi implementado, onde a luminária apresenta uma potência de 63W. Resultados experimentais comprovam a metodologia de projeto através da operação satisfatória do sistema, apresentando fator de potência próximo ao unitário, elevada eficiência e o conteúdo harmônico da corrente de entrada do sistema de iluminação atendeu a norma.