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Consultar: Programa de Ps-Graduao em Fsica (Acadmico)

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Ttulo [PT]: Efeitos de acoplamento trmico nas tcnicas de lente trmica e espelho trmico
Autor(es): Gustavo Vinicius Bassi Lukasievicz
Palavras-chave [PT]:

Lente trmica. Espelho trmico. Transferncia de calor. Mtodo dos elementos finitos. Brasil.
Palavras-chave [EN]:
Thermal lens. Thermal mirror. Heat transfer. Finite element method. Brazil.
Titulao: Doutor em Fsica
Banca:
Luis Carlos Malacarne [Orientador] - UEM
Eduardo Jorge da Silva Fonseca - UFAL
Carlos Jacinto da Silva - UFAL
Marcos Paulo Belanon - UTFPR/Pato Branco
Antnio Medina Neto - UEM
Resumo:
Resumo: Este trabalho apresenta um estudo terico e experimental do efeito de acoplamento trmico entre amostra slida e fluido adjacente nas tcnicas de Lente Trmica (LT) e de Espelho Trmico (ET). A equao de difuso de calor resolvida para obter uma soluo semianaltica para a temperatura na amostra e no fluido considerando a excitao laser contnua e a pulsada. A equao termoelstica utilizada para a obteno da deformao induzida na superfcie da amostra. As solues para a temperatura e a deformao superficial, considerando amostras com baixa absoro ptica ( ) e com alta absoro ptica ( ), apresentam tima concordncia com os resultados obtidos por meio de Mtodo de Elementos Finitos (MEF). As solues so utilizadas para modelar os efeitos de LT e ET, considerando tanto a contribuio da amostra quanto a do fluido. Como resultado, verifica-se que a transferncia de calor de uma amostra para o ar no expressa diferena relevante na mudana de fase do feixe de prova quando comparada com a soluo sem fluxo de calor, a no ser no caso de amostras extremamente finas. Porm, quando a gua utilizada como fluido circundante amostra, um efeito significante de mudana de fase surge no feixe de prova devido ao fluido. Resultados experimentais em ao inoxidvel imerso em ar e em gua so utilizados para demonstrar o potencial da tcnica de ET para determinar as propriedades trmicas tanto da amostra quanto do fluido. Uma anlise terica do efeito da forma do pulso laser na tcnica de ET apresentada. Experimentos de ET em vidros pticos mostram que a tcnica til na determinao quantitativa da difusividade trmica de materiais com baixa absoro ptica.

Abstract: This work presents a theoretical and experimental study in Thermal Lens (TL) and Thermal Mirror (TM) techniques by taking sample-fluid heat coupling into account. The heat conduction equation is solved to obtain a semi-analytical solution to the temperature in the sample and in the surrounding fluid in the case of continuous and pulsed laser excitation. The thermoelastic equation is used to obtain the displacement induced on the sample surface. The solutions to the temperature and surface displacement, for samples with low optical absorption ( - ) and high optical absorption ( - ), are in excellent agreement with the results obtained using Finite Element Method (FEM). The solutions are used to model the TL and TM effects considering the contribution of the sample and the fluid. The heat transfer between the sample and the air coupling fluid does not introduce an important effect over the induced probe beam phase shift when compared to the solution obtained without considering axial heat flux, unless to extremely thin samples. However, when using water as the surrounding fluid, heat coupling led to a significant effect in fluid phase shift. Experimental results using stainless steel in air and water are used to demonstrate the potentiality of the TM technique to determine the thermal properties of both the sample and the fluid. A theoretical analysis of the pulse laser profile in the TM technique is presented. TM experiments performed in optical glasses show that the technique is useful for quantitative determination of the thermal diffusivity of materials with low optical absorption.
Data da defesa: 4/01/2014
Cdigo: vtls000213207
Informaes adicionais:
Idioma: Portugus
Data de Publicao: 2014
Local de Publicao: Maring, PR
Orientador: Prof. Dr. Luis Carlos Malacarne
Co-Orientador: Prof. Dr. Stephen E. Bialkowski
Instituio: Universidade Estadual de Maring. Centro de Cincias Exatas
Nvel: Tese (doutorado em Fsica)/
UEM: Programa de Ps-Graduao em Fsica

Responsavel: zenaide
Categoria: Aplicao
Formato: Documento PDF
Arquivo: gustavo_vinicius_bassi_lukasievicz_2014.pdf
Tamanho: 4389 Kb (4494750 bytes)
Criado: 15-09-2014 10:27
Atualizado: 15-09-2014 11:00
Visitas: 385
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