Resumo:
Problemas inversos em transferência de calor são aqueles em que se deseja determinar algum parâmetro desconhecido de algum modelo físico, através da observação das informações de temperatura. Apresenta-se neste trabalho uma comparação de técnicas lineares e não-lineares para solução de problemas inversos em condução de calor tridimensional visando a estimação do fluxo de calor. Como problema direto, a equação da difusão do calor tridimensional foi discretizada através do método dos elementos finitos (MEF) em um algoritmo escrito no programa comercial Matlab®. Para solucionar o problema inverso, utilizou-se: o Método da Função Especificada Sequencial baseado no teorema de Duhamel para solução de problemas de condução de calor lineares; o método da Função Especificada iterativo para problemas não-lineares; e o método da Seção Áurea com Regularização de Viagem no Tempo (Time Traveling Regularization). A metodologia implementada foi validada através de dois experimentos realizados no Laboratório de Transferência de Calor (LabTC) da Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI). O primeiro experimento foi elaborado em uma amostra de aço inoxidável AISI 304, cujo fluxo de calor desconhecido foi estimado utilizando as técnicas propostas, considerando o problema linear e isolado termicamente. No segundo experimento foi utilizada uma amostra de carboneto de tungstênio (WC) submetida a aquecimento e convecção natural. Nesse caso, realizou-se um estudo de estimação de fluxo de calor com as técnicas de problemas inversos iterativas, já que o problema pode ser considerado não-linear. Os valores do fluxo de calor estimados foram comparados com os medidos experimentalmente e avaliada a importância de se considerar a convecção natural no estudo do problema.
