Diseño de Metamateriales Para la Manipulación de flujo de Calor como solución de un problema de optimización

ALEJANDRO ALBANESI; ANGEL CIARBONETTI; IGNACIO PERALTA; VICTOR FACHINOTTI

Cordoba

Congreso; ENIEF 2016; 2016

AMCA

Para manipular el flujo de calor a fin de que satisfaga una tarea prestablecida en un dominiodado, es necesario usar materiales de diseño (?metamateriales?) con una distribución apropiada de con￾ductividad térmica anisótropa en ese dominio. En este trabajo, se propone un nuevo método para diseñarel metamaterial para un dispositivo destinado a realizar una tarea dada. El diseño se consigue como solu￾ción de un problema de optimización en el que la función a minimizar es el error en el cumplimiento dela tarea y las variables de diseño definen la variación de la microstructura en el dispositivo. Esta es unaalternativa más general que el enfoque basado en la termodinámica de transformación usado por otrosautores para el diseño de dispositivos manipuladores de flujo térmico, que sólo admite casos específicosde manipulación en dominios de geometría y condiciones de borde sencillas. Introducimos la anisotropíaen la conductividad térmica mediante el uso de materiales compuestos de dos láminas de conductividaddispar. El espesor de las láminas y su orientación punto a punto del dispositivo constituyen las variablesde diseño del problema de optimización. Como ejemplo de aplicación, diseñamos un dispositivo que, in￾serto en una región sujeta a flujo de calor, bloquee el flujo en la región que encierra y, a la vez, mantengael flujo inalterado fuera de él (efecto conocido como camuflaje térmico).