Projeto de dispositivos de microcanais utilizando o método de otimização topológica. / Design of microchannel devices applying the topology optimization method.

AUTOR(ES)

Adriano Akio Koga

FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

25/10/2010

RESUMO

Este trabalho propõe o estudo do projeto de dispositivos baseados em microcanais de fluido, tais como difusores, misturadores, válvulas, e trocadores de calor, através da aplicação do 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 fluido, e permite obter a topologia otimizada (formato ótimo) dos microcanais, segundo uma determinada característica, seja esta, a minimização da perda de carga, ou a maximização da velocidade num dado ponto, ou ainda a maximização da troca de calor, no caso de trocadores de calor. Os canais utilizados nestas aplicações operam com baixo número de Reynolds, sendo um caso típico da aplicação das equações de escoamento de Stokes. A implementação do MOT é realizada sob a forma de rotinas computacionais, permitindo um projeto sistematizado dos canais. No processo de otimização, utiliza-se o Método dos Elementos Finitos (MEF) como método de análise dos fenômenos físicos envolvidos, e a Programação Linear Seqüencial (PLS) como algoritmo de otimização. Ao final, propõe-se um estudo multi-físico, aliando-se características otimizadas tanto do ponto de vista da eficiência do escoamento, quanto do ponto de vista da dissipação térmica no canal, combinando-os através de uma função multi-objetivo. Exemplos de projeto bidimensionais de dispositivos de fluido são apresentados para ilustrar o método.

ASSUNTO(S)

dispositivos de escoamento fluido escoamento de stokes finite element method fluid flow devices heat exchangers microcanais microchannel otimização topológica programação linear stokes flow topology optimization trocadores de calor linear programming método dos elementos finitos

Documentos Relacionados

• Design of multi-phase micromechanisms using the topology optimization method.
• Projeto de atuadores piezelétricos flextensionais usando o método de otimização topológica.
• Manufacturing constraints applied to the topology optimization method.
• Projeto de transdutores baseados em placas piezelétricas através do método de otimização topológica.
• Método de otimização topológica aplicado ao projeto de sonotrodos para transdutores piezelétricos.