Optimización del flujo no newtoniano a través de un dado en forma de abrigo utilizando el método adjunto
Autores: Igali, Dastan; Clifford, Omonini; Perveen, Asma; Zhang, Dichuan; Wei, Dongming
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Optimización del flujo no newtoniano a través de un dado en forma de abrigo utilizando el método adjunto
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Diseño de procesos industriales
Palabras clave
Moldes para perchas
Máquina de extrusión
Caída de presión
Homogeneidad del flujo
Método de optimización
Extrusión de fundido de polímero
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
El uso de matrices en forma de percha es prevalente en la industria de extrusión de películas y láminas de plástico. La calidad del producto y la potencia de la máquina de extrusión dependen de la uniformidad de la velocidad del fluido en la salida y de la caída de presión. Los fabricantes de matrices enfrentan el desafío de producir matrices en forma de percha que puedan extruir materiales de manera uniforme y con una caída de presión mínima. Estudios anteriores han analizado la homogeneidad del flujo en la salida de la matriz y la caída de presión utilizando diversas simulaciones numéricas. Sin embargo, la combinación del lenguaje de programación Scheme junto con el Método Adjunto de Optimización aún no se ha intentado. Se ha demostrado que el método de optimización adjunto es beneficioso para abordar problemas relacionados con la optimización de formas y también puede ser útil para optimizar el diseño de matrices utilizadas en la extrusión de fundido de polímeros. En este estudio, las innovaciones propuestas implican incorporar tanto el lenguaje de programación Scheme como el solucionador adjunto para examinar y optimizar la homogeneidad del flujo y la caída de presión de la percha. Antes de la optimización, la velocidad de salida era casi 10 veces mayor en el centro de la matriz que en los bordes, pero después de la optimización, se volvió más uniforme. La geometría de la matriz en forma de percha optimizada resulta en un flujo de fundido más uniforme, como lo demuestra el gráfico de contorno de velocidad y el gráfico de velocidad de salida en el área de la ranura de la matriz, reduciendo el valor de desviación de 0.097 a 0.015. Además, la varianza del flujo másico a través de la salida de la matriz disminuyó en un 71.6% de 0.015069 kg m s a 0.004281 kg m s. Por lo tanto, el uso de este método reduce la cantidad de tiempo desperdiciado en prueba y error u otras técnicas de optimización que pueden estar limitadas por restricciones de diseño.
Descripción
El uso de matrices en forma de percha es prevalente en la industria de extrusión de películas y láminas de plástico. La calidad del producto y la potencia de la máquina de extrusión dependen de la uniformidad de la velocidad del fluido en la salida y de la caída de presión. Los fabricantes de matrices enfrentan el desafío de producir matrices en forma de percha que puedan extruir materiales de manera uniforme y con una caída de presión mínima. Estudios anteriores han analizado la homogeneidad del flujo en la salida de la matriz y la caída de presión utilizando diversas simulaciones numéricas. Sin embargo, la combinación del lenguaje de programación Scheme junto con el Método Adjunto de Optimización aún no se ha intentado. Se ha demostrado que el método de optimización adjunto es beneficioso para abordar problemas relacionados con la optimización de formas y también puede ser útil para optimizar el diseño de matrices utilizadas en la extrusión de fundido de polímeros. En este estudio, las innovaciones propuestas implican incorporar tanto el lenguaje de programación Scheme como el solucionador adjunto para examinar y optimizar la homogeneidad del flujo y la caída de presión de la percha. Antes de la optimización, la velocidad de salida era casi 10 veces mayor en el centro de la matriz que en los bordes, pero después de la optimización, se volvió más uniforme. La geometría de la matriz en forma de percha optimizada resulta en un flujo de fundido más uniforme, como lo demuestra el gráfico de contorno de velocidad y el gráfico de velocidad de salida en el área de la ranura de la matriz, reduciendo el valor de desviación de 0.097 a 0.015. Además, la varianza del flujo másico a través de la salida de la matriz disminuyó en un 71.6% de 0.015069 kg m s a 0.004281 kg m s. Por lo tanto, el uso de este método reduce la cantidad de tiempo desperdiciado en prueba y error u otras técnicas de optimización que pueden estar limitadas por restricciones de diseño.