Método de Otimização Topológica Aplicado a Escoamentos Incompressíveis Utilizando Método de Elementos Finitos Multiescala Estabilizado
Nome: JARDEL PEREIRA DOS SANTOS
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 28/02/2023
Orientador:
Nome |
Papel |
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| JUAN SÉRGIO ROMERO SAENZ | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
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| EDILSON LUIZ DO NASCIMENTO | Examinador Externo |
| FERNANDO CÉSAR MEIRA MENANDRO | Examinador Externo |
| JUAN SÉRGIO ROMERO SAENZ | Orientador |
Resumo: As máquinas de fluxos ao longo dos anos apresentaram papel significativo na atividade industrial, colaborando de forma positiva para o desenvolvimento da humanidade. Com isso, estudos voltados ao ramo do campo da mecânica dos fluidos vêm sendo cada vez mais explorados com o intuito de contribuir para desenvolver novas tecnologias no ramo de engenharia. O objetivo deste trabalho é empregar a Otimização Topológica (MOT) em escoamentos incompressíveis, utilizando como auxílio a implementação do método variacional multiescala capaz de fornecer uma formulação de elementos finitos estabilizada para a equação de Navier-Stokes, visando buscar a melhor distribuição de material ao longo do domínio fixo de projeto. A etapa inicial foi realizada por meio do cálculo de todas as condições de escoamento a partir das equações das equações de Navier-Stokes, e então com o método de elementos finitos procedeu-se à aproximação das equações diferenciais. O interesse em combinar o método de elementos finitos estabilizado multiescala variacional com o método de otimização topológica consistiu em poder fornecer uma estrutura de elementos finitos estáveis sem a presença de imprecisões numéricas, o que ocorre quando são empregados outros métodos variacionais tradicionais. Em seguida, o processo de otimização topológica foi iniciado neste trabalho, utilizando-se como objetivo a minimização da perda de carga em um domínio predefinido, no qual é empregado um modelo material em um meio poroso. Nesse processo, um método baseado no gradiente da função objetivo é utilizado para definir a análise de sensibilidade. Como forma de atestar a otimização topológica, combinando-se com o método variacional estabilizado multiescala proposto neste trabalho, foi realizada a aplicação da otimização topológica em algumas geometrias já conhecidas na literatura. Os resultados de otimização obtidos neste projeto apresentaram resultados muitos próximos aos da literatura. De forma geral, a empregabilidade do projeto de otimização de dispositivos pela combinação do MOT com método de elementos finitos multiescala mostrou se viável no projeto proposto.
