Optimización de la forma de un dispositivo de mezcla de dos fluidos utilizando adjuntos continuos
Autores: Alexias, Pavlos; Giannakoglou, Kyriakos C.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Optimización de la forma de un dispositivo de mezcla de dos fluidos utilizando adjuntos continuos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Método adjunto continuo
Optimización
Dispositivo de mezcla estática
Modelo CFD
Derivadas de sensibilidad
Parametrización de geometría
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, se utiliza el método adjunto continuo para la optimización de un dispositivo de mezcla estática. El modelo de CFD utilizado es adecuado para la simulación del flujo de los dos fluidos miscibles que entran en el dispositivo. Se demuestra brevemente la formulación de las ecuaciones adjuntas, que permiten el cálculo de las derivadas de sensibilidad. Se presenta un análisis detallado de la parametrización de la geometría y se investigan un conjunto de diferentes escenarios de parametrización. En detalle, se combinan dos parametrizaciones diferentes en un algoritmo de optimización de dos etapas que tiene como objetivo la máxima uniformidad de la mezcla en la salida del mezclador y las mínimas pérdidas de presión total. Todas las parametrizaciones están en conformidad con las restricciones específicas de fabricabilidad de la forma final. El frente no dominado de soluciones óptimas se obtiene utilizando la suma ponderada de las dos funciones objetivo y ejecutando un conjunto de ejecuciones de optimización. Se evalúa y discute en detalle la efectividad de los esquemas de parametrización sintética propuestos. Finalmente, se optimiza un mezclador de longitud reducida para estudiar el impacto de la longitud del tubo en el rendimiento del dispositivo.
Descripción
En este artículo, se utiliza el método adjunto continuo para la optimización de un dispositivo de mezcla estática. El modelo de CFD utilizado es adecuado para la simulación del flujo de los dos fluidos miscibles que entran en el dispositivo. Se demuestra brevemente la formulación de las ecuaciones adjuntas, que permiten el cálculo de las derivadas de sensibilidad. Se presenta un análisis detallado de la parametrización de la geometría y se investigan un conjunto de diferentes escenarios de parametrización. En detalle, se combinan dos parametrizaciones diferentes en un algoritmo de optimización de dos etapas que tiene como objetivo la máxima uniformidad de la mezcla en la salida del mezclador y las mínimas pérdidas de presión total. Todas las parametrizaciones están en conformidad con las restricciones específicas de fabricabilidad de la forma final. El frente no dominado de soluciones óptimas se obtiene utilizando la suma ponderada de las dos funciones objetivo y ejecutando un conjunto de ejecuciones de optimización. Se evalúa y discute en detalle la efectividad de los esquemas de parametrización sintética propuestos. Finalmente, se optimiza un mezclador de longitud reducida para estudiar el impacto de la longitud del tubo en el rendimiento del dispositivo.