Hybrid geometry trimming algorithm based on Integer Linear Programming for fluid flow topology optimization

Autor(es)

Moscatelli, Eduardo ; de Sa, Luis Fernando Nogueira ; Ranjbarzadeh, Shahin ; Picelli, Renato ; Gioria, Rafael dos Santos ; Silva, Emilio Carlos Nelli

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: COMPUTERS & FLUIDS; v. 244, p. 14-pg., 2022-06-30.

Resumo

In this work, a hybrid geometry trimming algorithm based on Topology Optimization of Binary Structures (TOBS) is proposed to design fluid flow devices with reduced seepage. The problem of solid reintroduction during optimization is solved by combining the geometry trimmed functional with the extended porous domain functional in a multi-objective function. The method is evaluated in the topology optimization of fixed-geometry fluidic diodes, which is a class of problems known to present difficulties related to high fluid penetration in the porous regions. Also, a new convergence criterion for TOBS is proposed to eliminate the necessity of selecting a convergence tolerance and to avoid running the optimization for cycles of the same designs. Fluidic diodes are designed for several Reynolds numbers (Re) to prove the effectiveness of the proposed formulation. The forward problem is solved by the Finite Element Method (FEM), and the sensitivities are calculated via automatic differentiation. The optimization problem is solved by Integer Linear Programming. (AU)

• 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: 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: 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
• Processo FAPESP: 18/11474-7 - Otimização topológica dos selos labirintos para aplicação de compressor de CO2
• Beneficiário: Shahin Ranjbarzadeh
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 21/02340-0 - Otimização topológica de selos labirintos considerando escoamento turbulento e interação fluido-estrutura com variáveis binárias
• Beneficiário: Eduardo Moscatelli de Souza
• Modalidade de apoio: 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
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 20/15230-5 - Centro de Pesquisa e Inovação de Gases de Efeito Estufa - RCG2I
• Beneficiário: Julio Romano Meneghini
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia