O documento descreve uma pesquisa sobre os parâmetros físicos que afetam o desempenho de jatos sintéticos. Os parâmetros estudados incluem a profundidade da cavidade, o formato do orifício e a espessura da placa do orifício. Os resultados mostram que a profundidade da cavidade tem o maior impacto na formação do jato, enquanto alterações no formato do orifício e espessura da placa afetam principalmente o perfil de velocidade. Jatos sintéticos podem substituir coolers em notebooks

1. CONEM2012-0938
Caracterização dos Parâmetros Físicos no
Desempenho de Jatos Sintéticos
Matheus Vicenzo Lehnen1 (matheusvicenzo@gmail.com)
Conrad Yuan Yuen Lee1 (conrady@unisinos.br)
1Universidade do Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS)
São Leopoldo/RS, Av. Unisinos, 950, Bairro Cristo Rei, CEP: 93.022-000
Apresentado por: Matheus Vicenzo Lehnen

2. 1. INTRODUÇÃO
UM PROBLEMA ATUAL
Figura 1 - Tamanho dos Microprocessadores.
Fonte: Ohadi (2003).

3. SOLUÇÃO: JATOS SINTÉTICOS
Figura 2: Esquema de formação do jato sintético.
Fonte: Smith e Glezer (1998).

4. JATO SINTÉTICO vs. JATO CONTÍNUO
Figura 3: Esquema de formação do jato contínuo.
Fonte: Smith e Glezer (1998) e Smith e Swith (2003).

5. 2. OBJETIVO
CARACTERIZAR O EFEITO DA VARIAÇÃO DOS PARÂMETROS
GEOMÉTRICOS NA FORMAÇÃO DO JATO
 Profundidade da Cavidade.
 Formato do Orifício.
 Espessura da placa do Orifício.
Figura 4: Desenho esquemático da geometria.
Fonte: Smith e Glezer (1998).

6. 3. VALIDAÇÃO
VELOCIDADE LONGITUDINAL MÉDIA DO JATO
Figura 5: Velocidade longitudinal média na linha central.
Fonte: Elaborado pelo autor.

7. 3. VALIDAÇÃO
LARGURA MÉDIA DO JATO
Figura 6: Largura média do jato.
Fonte: Elaborado pelo autor.

8. 3. VALIDAÇÃO
PERFIL DE VELOCIDADE LONGITUDINAL MÉDIA
Figura 7: Perfil de velocidade média longitudinal segundo o afastamento transversal da linha de centro do jato.
Fonte: Elaborado pelo autor.

9. 4. RESULTADOS
PROFUNDIDADE DA CAVIDADE
Figura 8: Velocidade central de jato nas geometrias com orifício retangular, com diferentes alturas de cavidade.
Fonte: Elaborado pelo autor.

10. 4. RESULTADOS
PROFUNDIDADE DA CAVIDADE
Figura 9: Largura média do jato nas geometrias com orifício retangular, com diferentes alturas de cavidade.
Fonte: Elaborado pelo autor.

11. 4. RESULTADOS
PROFUNDIDADE DA CAVIDADE
Figura 10: Contornos de magnitude da vorticidade média normalizada para uma cavidade profunda e uma rasa.
Fonte: Elaborado pelo autor.

12. 4. RESULTADOS
FORMATO DO BOCAL
Figura 11: Velocidade central de jato na geometria com orifício retangular e com orifício em corte de 45º.
Fonte: Elaborado pelo autor.

13. 4. RESULTADOS
FORMATO DO BOCAL
Figura 12: Largura média do jato na geometria com orifício retangular, com orifício em corte de 45º.
Fonte: Elaborado pelo autor.

14. 4. RESULTADOS
FORMATO DO BOCAL
Figura 13: Contornos de velocidade longitudinal média normalizada. Figura 14: Média temporal da componente vetorial da velocidade nas
Orifício retangular (lado esquerdo) e orifício em corte de 45º (lado direito). direções x e y. Orifício retangular (lado esquerdo) e orifício em corte de 45º
(lado direito).
Fonte: Elaborado pelo autor.
Fonte: Elaborado pelo autor.

15. 4. RESULTADOS
ESPESSURA DA PLACA DO ORIFÍCIO
Figura 15: Velocidade central do jato na geometria com espessura de placa do orifício mais fina e mais espessa.
Fonte: Elaborado pelo autor.

16. 4. RESULTADOS
ESPESSURA DA PLACA DO ORIFÍCIO
Figura 16: Largura média do jato nas geometrias com espessura de placa do orifício mais fina e mais espessa.
Fonte: Elaborado pelo autor.

17. 4. RESULTADOS
FORMATO DO BOCAL
Figura 17: Contornos de velocidade longitudinal média normalizada. Placa de Figura 18: Média temporal da componente vetorial da velocidade nas
espessura espessa (lado esquerdo) e placa de espessura fina (lado direito). direções x e y. Placa de espessura espessa (lado esquerdo) e placa de
espessura fina (lado direito).
Fonte: Elaborado pelo autor.
Fonte: Elaborado pelo autor.

18. 5. CONCLUSÕES
PROFUNDIDADE DA CAVIDADE:
Para cavidades extremamente rasas.
Aumento no perfil de velocidade.
Aumento na largura do jato.
Fator geométrico de maior importância na formação do jato.
Representação necessária para a precisão da simulação numérica.
FORMATO DO GARGALO E ESPESSURA DA PLACA DO ORIFÍCIO:
Alterações substanciais apenas no perfil de velocidade.
Condições de gerar ótimos resultados na transferência de calor.
JATOS SINTÉTICOS:
Acredita-se que podem, num futuro próximo, substituir os coolers de processadores
em notebooks.
ESTUDOS ADICIONAIS:
Estudo térmico.
Jatos tridimensionais.
Jatos de orifício circular.

19. 6. BIBLIOGRAFIA ILUSTRAÇÕES
• LEE, C.Y.; GOLDSTEIN, D.B. Two-dimensional synthetic jet simulation. AIAA Fluids Meet. 2000-
0406, Denver, Colo. 2002.
• OHADI, M. In: ADVANCED LIQUID COOLING, 2003. Thermal Management of Next Generation
Low Volume Complex Electronics. Scottsdale, Az. CALCE Summary Report C03-14, 2003.
• SMITH, B. L.; GLEZER, A. The formation and evolution of synthetic jets. Phys Fluids, v. 10, n. 9, p.
2281-2297, 1998.
• SMITH, B. L.; SWIFT, G. W. A comparison between synthetic jets and continuous jets.
Experiments in Fluids, v. 34, p. 467-472, 2003.

20. 6. AGRADECIMENTOS
Ao professor Dr. Conrad Yuan Yuen Lee, orientador deste trabalho, pelos
seus conhecimentos a mim transmitidos, sua paciência e dedicação, sua atenção
e boa vontade.
Aos demais professores do Programa de Pós-Graduação em Engenharia
Mecânica da Unisinos, que nestes dois anos muito me ensinaram e influenciaram
com o seu grande conhecimento.
À Fundação Pe. Milton Valente pela bolsa de estudos em nível de Mestrado
À Unidade Acadêmica de Pesquisa e Pós-Graduação da Unisinos por
disponibilizar computadores e licenças do ANSYS CFX para este estudo.
Ao Dr. Amit Agrawal, do Indian Institute of Technology Bombay, por seus
esclarecimentos em relação a simulações de jatos sintéticos.
A meus pais e minha namorada, pelo suporte, dedicação e compreensão.