Analisis Bidimensional De Calor. Analitico Y Numerico

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILEFACULTAD DE INGENIERÍADepartamento de Ingeniería MecánicaSANTIAGO |

TITULO DE LA EXPERIENCIAANALISIS DE CONDUCCION DE CALOR BIDIRECCIONAL, ESTADO PERMANENTEA-1
A-1
14 mayo 2012
14 mayo 2012
3
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23 abril 2012
23 abril 2012
TAREA N° _______________Grupo N°_____ __Fecha de la Exp_________________ Fecha de Entrega _________ ________15021
15021Transferencia de Calor
Transferencia de Calor
NOMBRE ASIGNATURA_________________________________________________________CODIGO___________Ingeniería Civil Mecánica
Ingeniería Civil Mecánica
Diurno
Diurno
CARRERA__________ ____________________________________Modalidad (Diurna o Vespertina)__ _________________________Koji
Koji
Pinedo
Pinedo
Suzuki
Suzuki
NOMBRE DELALUMNO___________________________________________________________________________ Apellido Paterno Apellido Materno Nombre ________________________ Firma del alumno | |
Fecha de Recepción |
Sr. Roberto Santander
Sr. Roberto Santander
Nota de Interrogación ________________ Nombre del Profesor ________________________________________Nota de Participación ________________Nota de Informe____________________ _________________________________Nota Final __________________ ______ ________________ Firma del ProfesorSE RECOMIENDA AL ESTUDIANTE MEJORAR EN SU INFORME LA MATERIA MARCADA CON UNA X ________ Presentación ________ Cálculos, resultados, gráficos ________ Características Técnicas ________ Discusión, conclusiones ________ Descripción del Método seguido_______ Apéndice OBSERVACIONES |
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Índice
1. Introducción 1
2. Modelación del Problema y Presentación de Variables 2
3. Desarrollo de Cálculos 4
3.1. Analíticos 4
3.2. Numéricos 5
4. Comparación de Resultados 6
5. Conclusiones 7
6. Bibliografía 7
7. Anexo I: Hoja de Cálculo Mathcad. 8

Introducción
En el estudio de la transferencia de calor,en términos didácticos, se realizan algunas suposiciones, como lo son la unidireccionalidad y la independencia en el tiempo. Esto, para simplificar los cálculos y por ende, la resolución de las ecuaciones que gobiernan los fenómenos.
En los problemas de ingeniería, generalmente, encontramos que no tienen condiciones estacionarias y unidireccionales. Debido a esto, debemos profundizar en lasoluciones de problemas más complejos para abarcar un abanico más grande de soluciones a las disyuntivas que se pretenden solucionar con la ingeniería.
Se propondrá estudiar, en este caso, la gama de problemas bidireccionales en la conducción del calor. Se analizará cómo se distribuyen las temperaturas bidireccionalmente si se impone una temperatura en algún punto, de algún material, con algunageometría específica.
Se estudiaran dos tipos de geometría, una rectangular y una circular. Así, se aprovechará el modelamiento en coordenadas cartesianas y cilíndricas respectivamente. Además, se compararan con soluciones numéricas entregadas por el software COMSOL Multiphysics 4.2.
Aplicaremos el modelamiento a un problema de ingeniería. En este caso estudiaremos como se distribuyen lastemperaturas al realizar un corte con láser en una placa de acero SAE 4340 de 22mm de espesor.
Se sabe que el funcionamiento del corte laser se basa en llevar una sección muy delgada del material a su temperatura de punto de fusión mediante un haz laser focalizado en un punto muy pequeño.
Debido al funcionamiento del corte laser, se asumirá una temperatura en la zona donde se realizó el corte de1520°C, que es la temperatura de fusión del acero. En el resto de las aristas, se asumirá un valor de temperatura ambiente de 30°C.

Modelación del Problema y Presentación de Variables

Ilustración [ 1 ]. Modelación placa oxicorte
En la ilustración 1, se muestra la placa a estudiar. Por efecto del láser la zona achurada quedó a una temperatura de 1520°C y el resto a la temperatura ambiente...