Busca avançada
Ano de início
Entree
(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 of turbulent fluid flow via the TOBS method and a geometry trimming procedure

Texto completo
Autor(es):
Picelli, Renato [1] ; Moscatelli, Eduardo [2] ; Yamabe, Paulo Vinicius Miyuki [2] ; Alonso, Diego Hayashi [2] ; Ranjbarzadeh, Shahin [2] ; dos Santos Gioria, Rafael [1] ; Meneghini, Julio Romano [3] ; Silva, Emilio Carlos Nelli [2]
Número total de Autores: 8
Afiliação do(s) autor(es):
[1] Univ Sao Paulo, Dept Min & Petr Engn, Polytechn Sch, Sao Paulo, SP - Brazil
[2] Univ Sao Paulo, Dept Mechatron & Mech Syst Engn, Polytech Sch, Sao Paulo, SP - Brazil
[3] Univ Sao Paulo, Dept Mech Engn, Polytech Sch, Sao Paulo, SP - Brazil
Número total de Afiliações: 3
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: STRUCTURAL AND MULTIDISCIPLINARY OPTIMIZATION; v. 65, n. 1 JAN 2022.
Citações Web of Science: 0
Resumo

One of the current challenges for topology optimization methods is the consideration of high Reynolds fluid flow analysis, especially including turbulence models. The issues in current pseudo-density-based methods are threefold. The fluid boundaries are unknown during optimization, the convergence to [0, 1] designs might be highly dependent on the tuning of the optimization parameters and it is difficult to specify the maximum value of the inverse permeability to avoid the presence of fluid flowing inside the modeled solid medium. This paper proposes a methodology to tackle these three problems. The Topology Optimization of Binary Structures (TOBS) method and a geometry trimming procedure are employed to create the TOBS-GT method. This method uses a binary [0, 1] design variable, which naturally creates explicit fluid boundaries during optimization and avoids the need for tuning the material model interpolation parameters. The geometry trimming procedure removes the solid regions and create a CAD model with only the fluid analysis domain and smooth walls. Since there is no solid region inside the analysis mesh, the problem of having fluid flowing through a solid region is avoided. The k-epsilon and k-omega turbulence models are chosen to illustrate that the method may be applied to any turbulence model. The equilibrium equations are solved using the finite element method. The total fluid energy dissipation is minimized considering a fluid volume constraint. Numerical results show that the TOBS-GT method is well-fitted for topology optimization of turbulent fluid flow problems. (AU)

Processo FAPESP: 13/24434-0 - Sistemas propulsores eletromagnéticos para coração artificial implantável e dispositivos de suporte circulatório mecânico
Beneficiário:José Roberto Cardoso
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
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
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Processo FAPESP: 19/01685-3 - Abordando Desafios de Projeto de Estruturas Offshore Através de Otimização Topológica Multifísica
Beneficiário:Renato Picelli Sanches
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Jovens Pesquisadores
Processo FAPESP: 14/50279-4 - Brasil Research Centre for Gas Innovation
Beneficiário:Julio Romano Meneghini
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia
Processo FAPESP: 18/05797-8 - Abordando desafios de projeto de estruturas offshore através de otimização topológica multifísica
Beneficiário:Renato Picelli Sanches
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores