Rumo à Otimização Topológica de Problemas Tridimensionais com Interação Fluido-estrutura Considerando Vibração Induzida por Escoamento

Resumo

A otimização topológica em estruturas enfrenta sérios desafios quando aplicada a problemas de interação fluido-estrutura. Propomos desenvolver pesquisa de base para otimização topológica desses problemas com aplicações em importantes sistemas de engenharia, como pontes sob vibração induzida por escoamento. O principal produto desta pesquisa é produzir uma plataforma de otimização topológica tridimensional (3D) que resultem em novos conhecimentos sobre o projeto de sistemas fluido-estrutura. Os desafios incluem a incorporação de uma ferramenta de suavização de geometria 3D na plataforma de otimização, as muitas variáveis de otimização envolvidas no problema 3D e a formulação adequada de restrições de ressonância. O solver de otimização será baseado em programação linear inteira sequencial. A estrutura será modelada com elasticidade linear e não linear, enquanto o fluido será governado pelas equações RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) e um modelo de turbulência escolhido, como por exemplo, o k-omega SST. As equações governantes serão resolvidas com o Método dos Elementos Finitos (MEF). O método de otimização será baseado na separação das malhas de otimização e de análise (MEF) para redução do custo computacional e resolução de problemas 3D em grande escala. Os graus necessários de refinamento das duas malhas serão alvo de investigação. (AU)