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Mota de Menezes, Ivan Fábio
Romero Sáenz, Juan Sergio
Ampuero Suárez, Miguel Ángel
2021-02-26T15:15:37Z
2021-02-26T15:15:37Z
2020-03
http://renati.sunedu.gob.pe/handle/sunedu/1607486
También puede descargar la tesis en el repositorio institucional de la Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro: https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.49171 (es_PE)
Este trabajo presenta aplicaciones de optimización topológica para problemas de flujo de fluidos no newtonianos utilizando el método de los elementos virtuales (VEM) en dominios bidimensionales. El objetivo es diseñar un diseño óptimo en un dominio de flujo para minimizar la energía disipativa gobernada por las ecuaciones del modelo no Newtoniano de Navier-Stokes-Brinkman y de Carreau-Yasuda. El enfoque de porosidad propuesto por Borrvall y Petersson se utiliza en la formulación de optimización topológica. Para resolver este problema, se utiliza el método VEM propuesto recientemente. La característica clave que distingue el VEM del método de elementos finitos (FEM) es que las funciones de interpolación en el interior de los elementos no necesitan calcularse explícitamente. Esto se debe a que la integración se realiza en funciones base y polinomiales de orden inferior, y hay una gran flexibilidad al utilizar un elemento no convexo. Por lo tanto, el cálculo de las matrices y vectores de los elementos principales se reduce a la evaluación de cantidades geométricas en el contorno de los elementos. Finalmente, se proporcionan ejemplos numéricos para demostrar la eficiencia del VEM en comparación con el FEM y la aplicabilidad a los problemas de flujo de fluidos. (es_PE)
This work presents selected applications of topology optimization for non-Newtonian fluid flow problems using the virtual element method (VEM) in arbitrary two-dimensional domains. The objective is to design an optimal layout into a fluid flow domain to minimize dissipative energy governed by the Navier-Stokes-Brinkman and non-Newtonian Carreau-Yasuda model equations. The porosity approach proposed by (Borrvall and Petersson, 2003) [1] is used in the topology optimization formulation. To solve this problem numerically, the recently proposed VEM method is used. The key feature that distinguishes VEM from the standard finite element method (FEM) is that the interpolation functions in the interior of the elements do not need to be computed explicitly. This is because the integration is on lower-order polynomial and basis functions, and there is great flexibility by using a non-convex element. Therefore, the computation of the main element matrices and vectors are reduced to the evaluation of geometric quantities on the boundary of the elements. Finally, several numerical examples are provided to demonstrate the efficiency of the VEM compared to FEM and the applicability of the topology optimization to fluid flow problems. (en_US)
Brasil. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes). Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) (es_PE)
application/pdf (es_PE)
eng (es_PE)
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (es_PE)
info:eu-repo/semantics/openAccess (es_PE)
Superintendencia Nacional de Educación Superior Universitaria - SUNEDU (es_PE)
Registro Nacional de Trabajos de Investigación - RENATI (es_PE)
Optimización estructural (es_PE)
Fluidos no-newtonianos (es_PE)
Método de los elementos virtuales (es_PE)
Topology Optimization for non-Newtonian Fluid-Flow Problems using the Virtual Element Method (es_PE)
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis (es_PE)
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro. Departamento de Engenharia Mecânica (es_PE)
Ingeniería Mecánica (es_PE)
Doctor en Ingeniería Mecánica (es_PE)
BR (es_PE)
https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.00.00 (es_PE)
https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.03.01 (es_PE)
http://purl.org/pe-repo/renati/level#doctor (es_PE)
https://orcid.org/0000-0002-3206-3423 (es_PE)
https://orcid.org/0000-0002-4469-3692 (es_PE)
43432853
Pereira, Anderson
Martha, Luiz Fernando
Loeffler Neto, Carlos Friedrich
Paulino, Gláucio Hermogenes
http://purl.org/pe-repo/renati/type#tesis (es_PE)
https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.49171

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