Otimização Estrutural Evolucionária em Problemas de Interação Fluido-Estrutura

Resumo

Este projeto tem como objetivo principal a construção de uma ferramenta computacional que auxilie na análise e na síntese de sistemas multifísicos com interação fluido-estrutura. Pretende-se desenvolver uma metodologia de otimização evolucionária associada com o Método dos Elementos Finitos em problemas acoplados estruturais, fluídicos e acústicos. O intuito é obter uma ferramenta de uso amplo para síntese de sistemas com interação fluido-estrutura. Os métodos heurísticos ESO/BESO (Evolutionary Structural Optimization/Bi-directional Evolutionary Structural Optimization) de otimização topológica evolucionária serão estudados considerando critérios de projeto relativos à análise estática e dinâmica, respeitando-se as restrições em deslocamentos e forças para o meio sólido e vazões para o meio fluido. O método clássico SIMP, baseado em programação matemática e no método da homogeneização, também será implementado para este tipo de aplicação e comparado com a metodologia evolucionária proposta. O projeto envolve o uso de malhas de elementos finitos hexagonais visando a eliminação de problemas de tabuleiro de xadrez e a obtenção de topologias com contornos mais suaves. As aplicações propostas para a realização deste estudo são amplas e diversas. Ênfase será dada aos casos de estruturas submersas e para o caso de fluido confinado, considerando-se aplicações em fluidos compressíveis e incompressíveis, sistemas micro-fluídicos, análise dinâmica de tanques/reservatórios e problema de massa adicional em estruturas submersas.