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

Topology optimization applied to the design of 2D swirl flow devices

Texto completo
Autor(es):
Alonso, Diego Hayashi [1] ; Nogueira de Sa, Luis Fernando [1] ; Romero Saenz, Juan Sergio [2] ; Nelli Silva, Emilio Carlos [1]
Número total de Autores: 4
Afiliação do(s) autor(es):
[1] Univ Sao Paulo, Polytech Sch, Dept Mechatron & Mech Syst Engn, Sao Paulo, SP - Brazil
[2] Univ Fed Espirito Santo, Dept Mech Engn, Espirito Santo, ES - Brazil
Número total de Afiliações: 2
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: STRUCTURAL AND MULTIDISCIPLINARY OPTIMIZATION; v. 58, n. 6, p. 2341-2364, DEC 2018.
Citações Web of Science: 1
Resumo

The design of fluid devices, such as flow machines, mixers, separators, and valves, with the aim to improve performance is of high interest. One way to achieve it is by designing them through the topology optimization method. However, there is a specific large class of fluid flow problems called 2D swirl flow problems which presents an axisymmetric flow with (or without) flow rotation around the axisymmetric axis. Some devices which allow such simplification are hydrocyclones, some pumps and turbines, fluid separators, etc. Once solving a topology optimization problem for this class of problems using a 3D domain results in a quite high computational cost, the development and use of 2D swirl models is of high interest. Thus, the main objective of this work is to propose a topology optimization formulation for 2D swirl flow fluid problem to design these kinds of fluid devices. The objective is to minimize the relative energy dissipation considering the viscous and porous effects. The 2D swirl laminar fluid flow modelling is solved by using the finite element method. A traditional material model is adopted by considering nodal design variables. An interior point optimization (IPOPT) algorithm is applied to solve the optimization problem. Numerical examples are presented to illustrate the application of this model for various 2D swirl flow cases. (AU)

Processo FAPESP: 14/50279-4 - Brasil Research Centre for Gas Innovation
Beneficiário:Julio Romano Meneghini
Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia
Processo FAPESP: 17/27049-0 - Método de otimização topológica aplicado ao projeto de rotor e voluta de dispositivos de assistência ventricular baseados no efeito de viscosidade (princípio Tesla)
Beneficiário:Diego Hayashi Alonso
Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Processo FAPESP: 16/19261-7 - Método de otimização topológica aplicado ao projeto de rotores e voluta de dispositivos de auxílio ventricular
Beneficiário:Luís Fernando Nogueira de Sá
Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Doutorado
Processo FAPESP: 13/24434-0 - Sistemas propulsores eletromagnéticos para coração artificial implantável e dispositivos de suporte circulatório mecânico
Beneficiário:José Roberto Cardoso
Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Temático