Estimação da Temperatura e Velocidade em Micro Trocadores de Calor Através do Acoplamento Ansys Fluent-python

Nome: Bruno Henrique Marques Margotto
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 17/02/2020
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
WELLINGTON BETENCURTE DA SILVA Orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
JOSÉ MIR JUSTINO DA COSTA Examinador Externo
JULIO CESAR SAMPAIO DUTRA Coorientador
Marcio Ferreira Martins Examinador Interno
WELLINGTON BETENCURTE DA SILVA Orientador

Resumo: A maioria dos problemas térmicos encontrados na engenharia está relacionada com a falta de informação relativa às condições de contorno, isto devido a limitações técnicas ou econômicas. Por este motivo, técnicas de solução em problemas inversos de transferência de calor foram desenvolvidos ao longo dos anos para contornar este problema, uma vez que estas informações podem ser de grande interesse para garantir eficiência e/ou segurança de processo. O interesse geral está portanto em estimar os estados e parâmetros de propriedades de interesse que entretanto são desconhecidas. Quando estas propriedades variam ao longo do tempo, estes problemas são considerados como problemas inversos em trasnferência de calor não estacionários. Assim, para obter estas informações, é necessário primeiramente resolver os problemas diretos de transferência de calor, caracterizados por equações diferenciais. Em muitas aplicações, estas equações podem ser resolvidas por métodos numéricos, como por exemplo o Método dos Volumes Finitos (MVF). Neste sentido, ANSYS Fluent é um software commercial baseado no MVF o qual resolve as equações diferenciais com relativa simplicidade levando em conta sua relativa facilidade de uso devido sua interface amigável. Definido o problema direto, os Filtros Bayesianos podem ser aplicados para a solução do problema inverso. Os Filtros Bayesianos conhecidos como Filtro de Partículas (FP) são amplamente utilizados na estimação de estados e parâmetros devido sua robustez para solução de problemas não-lineares. No presente trabalho, tem-se o interesse de estudar e aplicar os Filtros de Partículas SIR e ASIR para estimação de estados e parâmetros em regime transiente para um micro trocador de calor. A metodologia proposta considera o acoplamento simultâneo entre o software commercial ANSYS Fluent ® 16.0 e a linguagem de programação Python para a solução do problema direto e do problema inverso, respectivamente. Três diferentes perfis de velocidade de entrada foram consideradas: constante, degrau e rampa. Os resultados de estimação foram satisfatórios para ambos os fitlros, sendo entretanto necessário menos partículas para boa estimação do Filtro ASIR em relação ao SIR. Pode-se concluir também que a ferramenta desenvolvida é promissora para problemas com geometrias mais complexas.

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