O grupo de Pesquisa em Teoria Constructal, que é liderado pelos professores Elizaldo Domingues dos Santos e Luiz Alberto Oliveira Rocha, vem atuando junto a Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande (FURG) desde 2007 e conta atualmente com cinco pesquisadores da instituição e quatro pesquisadores de universidades colaboradoras (UFRGS, IFRS e IFPR). Os objetivos principais do grupo de pesquisa são: realizar estudos que estimulem pesquisadores, alunos e engenheiros da indústria a utilizar a Teoria Constructal para a otimização geométrica de diversos problemas de engenharia, fortalecer as atividades de pesquisa científica e tecnológica na Escola de Engenharia da FURG, estabelecer relações com outros grupos de pesquisa da FURG e de outras IFES permitindo o intercâmbio de conhecimentos, recursos, profissionais e a disseminação da Teoria Constructal para diversas áreas de aplicação e a formação de re cursos qualificados que atuem na área. A Teoria Constructal tem sido empregada para demonstrar como a configuração de sistemas de fluxo encontrados na natureza (secção transversal de rios, turbulência, geometria de animais, rachaduras em solos e etc) pode ser obtida de forma determinística. De acordo com a Lei Constructal, toda a geometria submetida a alguma espécie de fluxo pode ser otimizada. O fluxo é maleável e a geometria é deduzida a partir de um princípio de distribuição ótima das imperfeições que conduz a maximização do desempenho global. Para a otimização, a geometria deve ser submetida a restrições globais e variada de acordo com seus graus de liberdade. A aplicação desse mesmo princípio para a otimização de problemas de engenharia é denominada Constructal Design. O grupo de pesquisa em Teoria Constructal tem se dedicado ao estudo de problemas de fenômenos de transportes, energia e mecânica dos sólidos. Estes estudos têm conduzido à geração de um grande número de publicações em periódicos e congressos científicos, além de proporcionar a formação de profissionais qualificados. O grupo tem financiado suas pesquisas com a obtenção de recursos através da aprovação de projetos de pesquisa junto a órgãos de fomento nacionais (CNPq, PIBIC/CNPq, FAPERGS e CAPES).

As linhas de pesquisa do grupo são aotimização de problemas de fenômenos de transportes: nesta linha de pesquisa tem se abordado numericamentea otimização geométrica de canais ramificados utilizados para a distribuição de água e resinas, otimização de cavidades e aletas com aplicação a trocadores de calor, otimização de dispositivos e equipamentos de refrigeração (Figura 1);Otimização geométrica em escoamentos turbulentos: nesta linha de pesquisa tem se abordado numericamente a otimização geométrica de canais com transferência de calor por convecção e/ou radiação térmica em meios participantes com aplicações a câmaras de combustão e secção de exaustão de câmaras de combustão, feixes de tubos para aplicações em trocadores de calor multitubulares e dispositivos denominados tubo-vortex (refrigeração) (Figura 2);Otimizaçãoem conversores de energias renováveis: nesta linha de pesquisa tem se abordado a otimização geométrica do princípio de funcionamento de dois tipos de conversores de energia das ondas (coluna de água oscilante e galgamento). Além disso, tem se estudado a otimização de trocadores de calor do tipo solo-ar;Otimização geométrica de problemas de mecânica dos sólidos: nesta linha de pesquisa tem se realizado a otimização geométrica de placas submetidas a diversas solicitações (principalmente tração e flambagem);

Figura 1 – Topologias do campo de temperaturas ilustrando a influência da razão entre a espessura e o comprimento do ramo bifurcado (H1/L1) sobre a temperatura máxima obtida no domínio.

 

Figura 2 – Influência do ângulo entre os cilindros no campo de temperaturas de um escoamento turbulento sobre um par de tubos.

 

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