Método de Otimização Topológica Aplicado a Escoamentos Incompressíveis Integrando o Método de Volumes Finitos (MVF) e o Método de Elementos Finitos (MEF)
Nome: UALAS MAGALHÃES AGUIAR
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 23/12/2022
Orientador:
Nome |
Papel |
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| JUAN SÉRGIO ROMERO SAENZ | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
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| DANIEL DA CUNHA RIBEIRO | Examinador Externo |
| EDILSON LUIZ DO NASCIMENTO | Examinador Externo |
| JUAN SÉRGIO ROMERO SAENZ | Orientador |
| RENATO DO NASCIMENTO SIQUEIRA | Examinador Interno |
Resumo: Este trabalho propõe o estudo e projeção de componentes hidrodinâmicos, tais como difusores, misturadores e válvulas, através da proposta e aplicação de um novo Método de Otimização Topológica (MOT). O MOT é um método computacional que permite obter um projeto otimizado de um sistema, através da distribuição de uma quantidade limitada de material num dado domínio de projeto. Neste caso, o MOT é aplicado a um domínio solido poroso, permitindo obter a topologia otimizada (forma ótima) de uma geometria onde a sua forma final otimizada é controlada por uma variável que possui um valor único que varia de célula a célula da malha e são atualizadas ao longo do processo iterativo, referidas como as variáveis de projeto. A qualidade da forma geométrica é reavaliada a cada ciclo iterativo por uma função (geralmente uma integral), conhecida como a função objetivo. O valor função objetivo depende dos valores das variáveis de projeto e das variáveis de campo do escoamento, sendo o trabalho dessa função a de direcionar o processo de otimização para a sua forma ótima final . A metologia é aplicável a casos em que o escoamento seja monofásico e incompressível, sendo esses casos típicos de aplicação das equações de NavierStokes. A implementação do MOT é realizada sob a forma de rotinas computacionais, integrando os softwares Openfoam que faz a resolução das equações de Navier-Stokes, utilizando volumes finitos, e a rotina de otimização que é copilado em outro software . Como uma forma de atestar a efetividade da rotina de otimização aqui proposta se fez a aplicação do método de otimização em algumas geometrias com resultados já consolidados na areá de otimização topológica. Na comparação dos resultados obtidos por esse projeto com os resultados presentes na literatura as geometrias otimizadas obtidas apresentaram uma similaridade muito próximas com a literatura. De forma geral, o projeto otimização de dispositivos, utilizando o MOT em conjunto com o software OpenFoam, mostrou-se viável e atendendo aos objetivos propostos.
