Topology optimization of compressible flows using a discrete adjoint approach (2022)
- Authors:
- Autor USP: OKUBO JUNIOR, CARLOS MASSAITI - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PMR
- Subjects: MÉTODOS TOPOLÓGICOS; ESCOAMENTO
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Neste trabalho, o Método de Otimização Topológica é empregado para gerar projetos capazes de trabalhar com escoamentos compressíveis e rotativos. As equações de Navier Stokes e da energia são resolvidas para casos a regime permanente. O modelo de gás perfeito é utilizado. A penalização de Brinkman é aplicada para representar sólidos dentro do domínio de projeto. Os modelos são representados em um sistema de coordenadas rotativo e, quando a turbulência é considerada, a média de Favre é utilizada em conjunto com o modelo de turbulência de Wray Agarwal de 2018. O objetivo principal do trabalho é otimizar projetos para trabalhar com escoamentos compressíveis e rotativos, no entanto, escoamentos incompressíveis e sem rotação também foram abordados. As funções objetivo consideradas para os escoamentos incompressíveis são a dissipação de energia e a eficiência de bomba e, para escoamentos compressíveis, a variação de entropia e a eficiência isentrópica. O cálculo de sensibilidades para o problema de otimização é feito através do método adjunto nas suas abordagens contínua e discreta. A abordagem discreta desenvolvida é uma nova metodologia proposta e que se apoia em um esquema de diferenças finitas. A implementação numérica é feita com a biblioteca de volumes finitos OpenFOAM, a biblioteca de C++ Eigen e a biblioteca científica PETSc. Exemplos numéricos são apresentados considerando escoamentos incompressíveis laminares com e sem rotação, escoamentos compressíveis laminares com e sem rotação e escoamentos compressíveis turbulentos com e sem rotação. Além disso, uma avaliação do modelo de turbulência em um contexto de otimização é apresentada. Os exemplos numéricos mostram que o cálculo de sensibilidades está implementado corretamente e que a metodologia desenvolvida é capaz de gerar projetos para trabalhar com escoamentos compressíveis e rotativos.
- Imprenta:
- Data da defesa: 16.09.2022
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ABNT
OKUBO JUNIOR, Carlos Massaiti. Topology optimization of compressible flows using a discrete adjoint approach. 2022. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2022. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-08122022-144128/. Acesso em: 28 dez. 2025. -
APA
Okubo Junior, C. M. (2022). Topology optimization of compressible flows using a discrete adjoint approach (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-08122022-144128/ -
NLM
Okubo Junior CM. Topology optimization of compressible flows using a discrete adjoint approach [Internet]. 2022 ;[citado 2025 dez. 28 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-08122022-144128/ -
Vancouver
Okubo Junior CM. Topology optimization of compressible flows using a discrete adjoint approach [Internet]. 2022 ;[citado 2025 dez. 28 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-08122022-144128/
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