Un acoplamiento de código de Elemento Finito-Volume Finito para problemas de control óptimo en transferencia de calor fluido para ecuaciones de Navier-Stokes incompresibles
Autores: Baldini, Samuele; Barbi, Giacomo; Bornia, Giorgio; Cervone, Antonio; Giangolini, Federico; Manservisi, Sandro; Sirotti, Lucia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un acoplamiento de código de Elemento Finito-Volume Finito para problemas de control óptimo en transferencia de calor fluido para ecuaciones de Navier-Stokes incompresibles
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Enfoque
Problemas de control óptimo
Aplicaciones de transferencia de calor de fluidos
Código FEM
Solución adjunta
Códigos de CFD
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
En este trabajo, presentamos un enfoque numérico para resolver problemas de control óptimo para aplicaciones de transferencia de calor en fluidos con un sistema de optimalidad mixto: un código FEM para resolver la solución adjunta sobre un conjunto de soluciones admisibles restringido y un código de código abierto bien conocido para resolver el problema de estado definido sobre otro diferente. De esta manera, podemos desacoplar el sistema de optimalidad y utilizar herramientas numéricas bien establecidas y validadas para la modelización física. Específicamente, se han utilizado dos códigos CFD diferentes, OpenFOAM (basado en volumen finito) y FEMuS (basado en elementos finitos), para resolver el sistema de optimalidad, mientras que la transferencia de datos entre ellos es gestionada por la biblioteca externa MEDCOUPLING. Las ecuaciones de estado se resuelven en el código de volumen finito, mientras que la adjunta y el control se resuelven en el código de elementos finitos. Se implementan dos ejemplos tomados de la literatura para validar el algoritmo numérico: el primero considera una cavidad de convección natural resultante de una configuración de Rayleigh-Bénard, y el segundo es un problema de transferencia de calor conjugado entre una región de fluido y una región sólida.
Descripción
En este trabajo, presentamos un enfoque numérico para resolver problemas de control óptimo para aplicaciones de transferencia de calor en fluidos con un sistema de optimalidad mixto: un código FEM para resolver la solución adjunta sobre un conjunto de soluciones admisibles restringido y un código de código abierto bien conocido para resolver el problema de estado definido sobre otro diferente. De esta manera, podemos desacoplar el sistema de optimalidad y utilizar herramientas numéricas bien establecidas y validadas para la modelización física. Específicamente, se han utilizado dos códigos CFD diferentes, OpenFOAM (basado en volumen finito) y FEMuS (basado en elementos finitos), para resolver el sistema de optimalidad, mientras que la transferencia de datos entre ellos es gestionada por la biblioteca externa MEDCOUPLING. Las ecuaciones de estado se resuelven en el código de volumen finito, mientras que la adjunta y el control se resuelven en el código de elementos finitos. Se implementan dos ejemplos tomados de la literatura para validar el algoritmo numérico: el primero considera una cavidad de convección natural resultante de una configuración de Rayleigh-Bénard, y el segundo es un problema de transferencia de calor conjugado entre una región de fluido y una región sólida.