IMEF - Pós-Graduação em Modelagem Computacional
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Resultados da Pesquisa
- ItemOtimização geométrica de cavidades resfriadoras através da aplicação da teoria construtal e inteligência computacional(2020) Gonzales, Gill Velleda; Santos, Elizaldo Domingues dos; Neto, Antônio José da SilvaEste estudo aborda a aplicação da Inteligência Computacional associada ao Design Construtal para a otimização geométrica em problemas de transferência de calor. É proposta a aplicação dos algoritmos de Recozimento Simulado e Evolução Diferencial para a otimização geométrica de cavidades resfriadoras inseridas em um meio com geração de calor constante. Os indicadores de performance, restrições e o espaço de busca das configurações geométricas a serem avaliadas no processo de otimização são definidos através do método Design Construtal. O principal objetivo do problema de interesse é a minimização da temperatura máxima adimensional através da otimização geométrica. Para geometrias simples, com poucos graus de liberdade, o método de Busca Exaustiva é empregado no processo de otimização. Porém, geometrias complexas requerem um maior esforço computacional. As cavidades investigadas neste estudo possuem até sete graus de liberdade, o que inviabiliza o emprego do método de Busca Exaustiva para uma avaliação completa da geometria. Nesses casos, são aplicadas meta-heurísticas para a otimização geométrica. Portanto, este trabalho investigou a utilização de diferentes métodos de Inteligência Computacional, bem como buscou seus melhores parâmetros quando aplicados a problemas de otimização geométrica de cavidades resfriadoras. Os resultados mostram que o método de Evolução Diferencial com uma correta configuração de parâmetros pode tornar a busca por geometrias ótimas mais eficiente, com resultados mais confiáveis e requerendo um menor esforço computacional. Outrossim, este trabalho avaliou se os métodos de otimização empregados conduziram à reprodução adequada do efeito das razões geométricas (graus de liberdade) sobre o desempenho térmico do sistema. De acordo com os resultados da avaliação geométrica da cavidade Duplo-T, considerando as meta-heurísticas avaliadas, o algoritmo de Evolução Diferencial foi o método que apresentou o melhor desempenho na correta reprodução do efeito dos graus de liberdade sobre a performance térmica do domínio. O método de Evolução Diferencial foi aplicado na avaliação geométrica de uma nova cavidade, proposta nesse trabalho, com a forma de Duplo-Y. Os resultados obtidos na avaliação geométrica da cavidade Duplo-Y apontam paro o bom desempenho da meta-heurística empregada, assim como, o conjunto de parâmetros utilizados, de forma a contribuir significativamente com a recomendação da metodologia para a investigação de geometrias complexas na pesquisa de cavidades resfriadoras.
- ItemOtimização geométrica da forma e estrutura em um problema de transferência de calor aplicando a teoria constructal e o simulated annealing(2015) Gonzales, Gill Velleda; Santos, Elizaldo Domingues dos; Emmendorfer, Leonardo RamosNesta pesquisa é estudada a aplicação do algoritmo Simulated Annealing (SA) associada à Teoria Constructal para a otimização geométrica da forma e estrutura em problemas de transferência de calor. Dois problemas envolvendo cavidades resfriadoras são estudados. Primeiramente, o algoritmo SA é aplicado à otimização de uma cavidade em forma de Y com quatro graus de liberdade e três restrições geométricas. A mesma foi otimizada em estudos prévios da literatura através dos métodos de Busca Exaustiva (BE) e Algoritmo Genético (AG) com variação geométrica realizada através do Constructal Design. O principal parâmetro do algoritmo SA (resfriamento da temperatura de controle do algoritmo, denominado cooling schedule) também é estudado. Os modelos tradicionais de resfriamento (Boltz, Exponencial e Fast) são investigados juntamente com novos modelos híbridos, propostos neste estudo e nomeados de BoltzExp, ConstExp1 e ConstExp2. A análise dos parâmetros é realizada através de uma experiência para a otimização de dois graus de liberdade da cavidade em Y. Nesta, são executadas vinte rodadas de trinta execuções de cada versão do algoritmo SA, configurado com diferentes parâmetros de cooling schedule, sendo avaliada a quantidade de vezes que cada algoritmo alcançou a geometria ótima global. Para um problema com até três graus de liberdade, os resultados do SA são comparados com os obtidos pelos métodos BE e AG e para sistemas mais complexos é investigado o efeito das restrições ψ e φ (que representam a área inscrita e a área da cavidade em Y) onde os resultados são novamente comparados com os obtidos com AG. Através de técnicas de análises estatísticas foi possível verificar diferenças significativas entre os resultados do SA com os diferentes cooling schedules investigados. Em um segundo estudo, é proposta uma nova geometria de cavidade na forma de duplo-T, para um problema da mesma natureza da cavidade em Y. A nova geometria possui cinco graus de liberdade e quatro restrições. O algoritmo SA é aplicado na otimização da cavidade em duplo-T com as mesmas configurações de parâmetros validados no processo de otimização da cavidade em forma de Y. Também foi realizada uma comparação entre o desempenho térmico da nova cavidade proposta, em forma de duplo-T, e a cavidade em forma de Y para a razão de H/L = 1 e para a otimização completa de ambas cavidades. De uma forma geral, a otimização completa demonstrou a eficiência dos modelos híbridos, assim como a vantagem em utilizar mais de uma versão do SA quanto à precisão dos resultados da otimização. Os resultados mostram que o SA é adequado e indicado à utilização junto ao método Constructal Design em problemas de cavidades.