Developing of inverse problems techniques in convection

This work presents an experimental technique to the heat flux estimation on a vertical plate heated relative to an ambient fluid. The heat flux components are obtained from using temperature measurements inside of the fluid. The energy, momentum and overall continuity equations describe the laminar free convection problem. The direct solution of the boundary layer equations is obtained analytically using the von Kármám-Pohlhausen method. For this, hypothesis like stead state, two-dimensional flow and the Boussinesq approximation are assumed. Three inverse problem techniques are applied. Two of them are based on a sequential function specification while the other is based on genetic algorithm. An experimental apparatus is designed to establish the completely developed boundary layer on the vertical plated heated and to measure the temperatures inside the fluid. An analysis of the main error sources in the process is presented. It is also presented a sensitivity coefficients analysis to indicate the optimum temperature sensors location.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorMestre em Engenharia MecânicaNesse trabalho apresenta-se a estimação do fluxo de calor imposto em uma placa plana vertical aquecida através de medições de temperatura no interior do fluido. O problema de convecção é descrito pelas equações da energia, quantidade de movimento e da continuidade. A solução direta dessas equações é obtida analiticamente através do método de von Kármám- Pohlhausen e de algumas hipóteses simplificativas como regime permanente, escoamento bidimensional e aproximação de Boussinesq. Três técnicas de problemas inversos são aplicadas, sendo duas baseadas em um método seqüencial com função especificada e outra em um algoritmo genético. Para a obtenção da temperatura no interior do filme, uma bancada experimental é construída de forma a estabelecer o escoamento e o desenvolvimento completo da camada limite sob a placa plana vertical aquecida. Apresenta-se também, nesse trabalho, uma análise das principais fontes de erro presentes no processo bem como uma análise do comportamento dos coeficientes de sensibilidade indicando as melhores localizações dos sensores de temperatura no interior da camada limite