Método de otimização topológica para escoamento turbulento com aplicação em selos labirinto do tipo helicoidal

• Processo: 22/07937-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Vigência (Início): 01 de agosto de 2022
• Situação: Interrompido
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Projetos de Máquinas
• Acordo de Cooperação: BG E&P Brasil (Grupo Shell)
• Pesquisador responsável: Julio Romano Meneghini
• Beneficiário: Diego Hayashi Alonso
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Empresa Sede: Universidade de São Paulo (USP). Escola Politécnica (EP)
• Vinculado ao auxílio: 20/15230-5 - Centro de Pesquisa e Inovação de Gases de Efeito Estufa - RCG2I, AP.PCPE
• Bolsa(s) vinculada(s): 23/10817-6 - Otimização topológica para escoamento compressível turbulento usando uma formulação de Galerkin descontínuo de ordem igual, e métodos de Runge-Kutta, BE.EP.PD
• Assunto(s): Otimização topológica Turbulência
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Escoamento turbulento | otimização topológica | Selo labirinto do tipo helicoidal | Otimização topológica

Resumo

Este trabalho está inserido no projeto "Projeto de selos labirintos inteligentes para mitigação de emissões de GEE em máquinas pneumáticas (compressores e turbinas)", que está sendo desenvolvido no Research Centre for Greenhouse Gas Innovation (RCGI), número FAPESP 2014/50279-4. Uma fonte importante de emissão de GEE (Gases de Efeito Estufa) é o vazamento em turbomáquinas, que está diretamente relacionado à vedação. Em particular, selos labirinto são selos sem contato altamente usados na indústria, na maioria passivos. Porém, selos labirinto do tipo helicoidal tem o potencial de bombear o vazamento de volta para o interior da turbomáquina, tendo o potencial de eliminar completamente o vazamento, o que não é possível caso contrário. A maior parte dos trabalhos em selos labirinto está centrada em análise experimental e simulações, mas também tratam otimizações paramétrica e de forma. Mais recentemente, o método de otimização topológica, que é o método mais flexível e genérico de otimização, começou a ser investigado para o projeto de selos labirinto. Além disso, a utilização de otimização topológica no projeto de selos labirinto do tipo helicoidal pode aprimorar sua capacidade de bombeamento reverso. A pesquisa proposta em otimização topológica de fluido envolve alguns desafios atuais como rotações elevadas e escoamento turbulento. A implementação numérica será feita em softwares open source, que são FEniCS/dolfin-adjoint para o modelo adjunto e esquema de otimização, OpenFOAM ® para a simulação, e "FEniCS TopOpt Foam" para acoplar ambos os softwares. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

ALONSO, DIEGO HAYASHI; SILVA, EMILIO CARLOS NELLI. Topology optimization for fluid flow devices modeled through the Multiple Reference Frame approach. Applied Mathematical Modelling, v. 118, p. 26-pg., 2023-02-13. (13/24434-0, 14/50279-4, 22/07937-7, 20/15230-5)