| Resumo : |
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma ferramenta de otimização aplicada em projeto de turbomáquinas, utilizando um compressor axial. Foi desenvolvido um algoritmo genético o qual considera aspectos de geração de entropia como fator de escolha dos indivíduos da população. O algoritmo foi implementado juntamente com metamodelo, trabalhando no processo de otimização da fase de projeto aerotermodinâmico do compressor axial, baseado em dinâmica dos fluidos computacional. Projetos envolvendo dinâmica dos fluidos e otimização possuem alto custo computacional e o processo de otimização pode consumir dias para executar as simulações na busca por melhorias no projeto, o que poderia inviabilizar o uso desta ferramenta durante a fase de desenvolvimento de simulações. Desta forma, os metamodelos ajudam a economizar tempo durante a simulação, esse fator é importante na fase de desenvolvimento, pois existem diversas configurações possíveis de acordo com as variáveis de projeto envolvidas, se depender apenas da experiência do projetista pode custar várias horas com a probabilidade de não alcançar a solução ótima. Assim, a implementação do processo de otimização é justificada e crucial para o projeto, especialmente para projetos de turbomáquinas, os quais possuem problemas multiobjetivos, e requer alta eficiência e tecnologia. No entanto, o desenvolvimento do metamodelo precisa ser de alta fidelidade para representar o projeto, no qual a precisão é necessária. No caso da turbomáquina, essa tarefa é complexa devido à interação complexa entre fluido e máquina. Portanto, foi proposto o desenvolvimento de um código utilizando o algoritmo genético adaptado para o projeto de turbomáquina, que utiliza os critérios de geração de entropia para a seleção da população. Para o processo de otimização de uma turbomáquina, existem várias opções para as variáveis de projeto e o arranjo depende da experiência do projetista e das análises de sensibilidade, seguindo os requisitos de projeto. Neste trabalho foi utilizado como estudo de caso o projeto de um compressor NASA 2597 conhecido na literatura e os resultados comparados após processo de otimização. Os resultados se mostraram eficazes com melhoras na margem de operação do compressor, afastando a margem de surge e aumentando a eficiência do compressor, demonstrando a eficácia da metodologia implementada. |