| Processo: | 16/09923-2 |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado |
| Data de Início da vigência: | 01 de setembro de 2016 |
| Data de Término da vigência: | 30 de novembro de 2020 |
| Área de conhecimento: | Engenharias - Engenharia Mecânica - Projetos de Máquinas |
| Acordo de Cooperação: | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) |
| Pesquisador responsável: | Emílio Carlos Nelli Silva |
| Beneficiário: | Hélio Emmendoerfer Junior |
| Instituição Sede: | Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil |
| Vinculado ao auxílio: | 14/50279-4 - Brasil research centre for gas innovation. (fapesp-bg brasil), AP.PCPE |
| Bolsa(s) vinculada(s): | 18/21350-3 - Projeto de Selos do tipo Labirinto usando Otimização Topológica com multi-materiais baseada numa abordagem de Curvas de Nível, BE.EP.PD |
| Assunto(s): | Método dos elementos finitos Fluxo dos fluidos |
| Palavra(s)-Chave do Pesquisador: | Curvas de Nivel | Elementos Finitos | Escoamento de Fluidos | otimização topológica | Restrições de tensão | selos labirinto | Otimização Topológica |
Resumo Este trabalho se insere no escopo do projeto do Centro Brasileiro de Pesquisa (CEPID) para Inovação em Gás, número Fapesp: 2014/50279-4, e visa otimizar o desempenho de selos labirinto, amplamente utilizados em turbomáquinas, que são por definição elementos de vedação sem contato. Vários estudos existentes na literatura, tanto experimentais quanto numéricos, são dedicados a escolher/testar as configurações geométricas de selos labirinto para um melhor desempenho nos equipamentos através do controle de escoamento. A importância destes estudos não se resume apenas ao fator eficiência, existe também o fator climático relativo à poluição do ar: fontes revelam que 60% das emissões de metano estão relacionadas aos vazamentos de dispositivos pneumáticos. A proposta desta pesquisa é ampliar os conceitos de projeto destes selos de vedação (que atualmente limitam-se a variar parâmetros geométricos de projetos existentes na literatura e na indústria) empregando os conceitos de Otimização Topológica (OT). Otimização Topológica é um método destinado a obter topologias com uma distribuição ótima de material, a fim de maximizar ou minimizar uma dada função objetivo. Devido à tendência tecnológica dos setores de energia para usar equipamentos operando com pressões cada vez mais elevadas, análises estruturais são impostas ao projeto através de restrições de tensão. Assim, o principal objetivo é reduzir o vazamento em selos labirinto através de projetos alternativos fornecidos pela OT e validados contra falha mecânica. Para este fim, o presente trabalho propõe uma metodologia para resolver um problema de OT de interação fluido-estrutura que minimize o escoamento sujeito a restrições de tensão local. Os domínios fluido e estrutural são modelados separadamente e interagem através de suas interfaces, cuja localização de aplicação do carregamento (pressão do fluido) varia durante o processo de otimização. Para a representação da topologia, utiliza-se a abordagem de curvas de nível (level set) que é considerada apropriada para o problema em análise, uma vez que a fronteira encontra-se claramente definida. | |
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