No abstract

In this work, three water-cooled experimental solidification devices were developed, and experiments were carried out with an Al-1.5wt%Fe alloy. The three experimental setups consist of vertical cylindrical steel molds with each of them having different zones cooled by water. For the inward solidification, a cooled tube is used having its upper and bottom part thermally insulated. For the outward solidification, a cooled tube, forming an inner part, is concentrically placed inside a cylindrical mold, which is thermally insulated from the environment, by using insulating materials. For the upward solidification, the bottom part of the mold is water-cooled and consists of a thin (3 mm) disc of carbon steel, whilst the cylindrical surface is covered with insulating material to avoid lateral heat losses. A numerical solidification model based on the finite difference method is applied for the simulation of the three aforementioned cases of solidification from the chilled surface considering transient heat flow conditions. Experimental thermal readings in the castings have been used for the determination of the transient overall metal/coolant heat transfer coefficient, h, through a numerical-experimental fit of casting thermal profiles based on inverse heat transfer calculations. It was found a significant variation of h as a function of time during solidification in the three cylindrical set-ups experimentally examined, including a remarkable increase in h during the outward solidification. Introduction

apoio em todos os momentos da minha vida, pelo incentivo, pelas orações, pelo amor e compreensão nos momentos de ausência.Ao prof. Dr. Amauri Garcia, pela oportunidade, por sua orientação, pela dedicação e incentivo durante todo o doutorado.Ao prof. Dr. Noé Cheung, amigo e coorientador, pelas infinitas horas de discussões e sugestões, pelo companheirismo, pelo trabalho desenvolvido em conjunto, pelo incentivo, apoio e conhecimentos transmitidos, que me ajudaram a apreender muitas coisas da área de engenharia mecânica.Aos meus amigos Dra. Elisangela dos Santos Meza e Dr. Felipe Bertelli, pelas incansáveis horas de trabalho em conjunto durante os anos iniciais do doutorado, pelas inúmeras discussões e, principalmente pela amizade e companheirismo. À Elisangela, minha grande amiga e grande incentivadora para que eu fizesse o doutorado, também quero agradecer por ter me acolhido em sua casa nos anos iniciais do doutorado, pela hospitalidade, por toda a atenção, paciência e apoio durante todos os momentos da minha vida.A todos os meus tios, pelo incentivo, carinho e pelas orações, em especial ao tio Antônio Moreira dos Santos, à tia Ely Moreira Lopes, à tia Roclaine Suzey Bezerra Linhares e à tia Soraia Bezerra Linhares (in memoriam), que se estivesse aqui nesse momento, estaria muito feliz com a minha conquista.A todos os meus primos que me apoiaram, intercederam e torceram por mim, em especial, à minha querida prima e amiga de infância Aldeana da Silva Lima e sua família, que me acolheram em sua casa durante todo o doutorado, pela hospitalidade, por todo carinho e atenção. Aos meus apoios secretariais da OBMEP -Olimpíada Brasileira de Matemática das EscolasPúblicas, Tainã Nogueira Chaves e Vanessa Linhares da Silva, pelo empenho ao trabalho, o que me permitiu uma maior dedicação aos estudos.A todos os meus amigos pelo incentivo e compreensão nos momentos de ausência, em especial, à minha amiga Prof. Me. Silvana Pucetti, pela paciência e pelas incontáveis horas de conversas. E ao meu amigo, Prof. Dr. Marcelo Modolo, por todo o apoio, por toda a parceria e ajuda nos programas computacionais desenvolvidos. Aos meus amigos e colegas de trabalho da Universidade Metodista de São Paulo que me apoiaram e torceram por mim, em especial, aos meus amigos coordenadores de curso da Faculdade de Exatas e Tecnologia (FACET) dessa universidade, Prof. Dr. Marcelo Modolo, Prof. Me. Carlos Eduardo Santi e Prof. Me. André Luiz Perin, pelas incansáveis conversas. Ao Prof. Dr. Carlos Henrique Silva Santos, pelo auxílio e pela parceria na interação dos modelos matemáticos com os algoritmos evolutivos. À Universidade Metodista de São Paulo, pela flexibilidade nos horários de trabalho que permitiu uma dedicação maior aos estudos.