Diseño Óptimo de Alfombras Bacterianas para Bombeo de Fluidos
Autores: Rostami, Minghao W.; Liu, Weifan; Buchmann, Amy; Strawbridge, Eva; Zhao, Longhua
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Diseño Óptimo de Alfombras Bacterianas para Bombeo de Fluidos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Metodología
óptimo
Flagelos helicoidales
Bombeo de fluidos
Medidor de flujo rectangular
Alfombra bacteriana
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En este trabajo, esbozamos una metodología para determinar la colocación óptima de flagelos helicoidales y el desplazamiento de fase que maximicen el bombeo de fluidos a través de un medidor de flujo rectangular sobre una alfombra bacteriana simulada. Este método utiliza un Algoritmo Genético (GA) combinado con un método basado en gradientes, el algoritmo de Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno (BFGS), para resolver el problema de optimización y el Método de Stokeslets Regularizados (MRS) para simular el flujo de fluidos. Este método es capaz de producir colocaciones y desplazamientos de fase para alfombras pequeñas y podría adaptarse para su implementación en alfombras más grandes y diversas tareas de fluidos. Nuestros resultados muestran que, dado un mismo hélice, las configuraciones de bombeo óptimas están influenciadas por el tamaño del medidor de flujo. También mostramos que diseños intuitivos, como la colocación uniforme, no siempre conducen a una alfombra de alto rendimiento.
Descripción
En este trabajo, esbozamos una metodología para determinar la colocación óptima de flagelos helicoidales y el desplazamiento de fase que maximicen el bombeo de fluidos a través de un medidor de flujo rectangular sobre una alfombra bacteriana simulada. Este método utiliza un Algoritmo Genético (GA) combinado con un método basado en gradientes, el algoritmo de Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno (BFGS), para resolver el problema de optimización y el Método de Stokeslets Regularizados (MRS) para simular el flujo de fluidos. Este método es capaz de producir colocaciones y desplazamientos de fase para alfombras pequeñas y podría adaptarse para su implementación en alfombras más grandes y diversas tareas de fluidos. Nuestros resultados muestran que, dado un mismo hélice, las configuraciones de bombeo óptimas están influenciadas por el tamaño del medidor de flujo. También mostramos que diseños intuitivos, como la colocación uniforme, no siempre conducen a una alfombra de alto rendimiento.