23/02/2006, 11:00 — 12:00 — Room P3.31, Mathematics Building
Marcelo Colaço, Instituto Militar de Engenharia, Rio de Janeiro, Brasil
Técnicas Híbridas de Otimização Aplicadas a Problemas deEletro-Magneto-Hidrodinâmica com Mudança de Fase
Defeitos em materiais compostos de microfibras são muitas vezes originários da concentração e orientação descontrolada durante o processo de fabricação dos mesmos. Estes defeitos podem reduzir significantemente a funcionalidade de tais materiais. Ainda, em muitas aplicações é extremamente desejável se obter materiais com dependência espacial de suas propriedades físicas, ou seja, obter-se materiais fortemente não-isotrópicos. Seria, portanto, interessante efetuar o processo de fabricação de tal forma que a concentração e orientação local das fibras pudesse ser controlada. Durante o processo de solidificação é importante se compreender o processo de formação da fase sólida. O acúmulo de sólido efetivamente reduz e deforma a seção transversal do molde e causa significantes variações de pressão e tensões cisalhantes. Este processo não pode ser efetivamente controlado no caso de forte transferência de calor, exceto se influenciado por uma força externa, a qual pode ser uma força eletromagnética que é criada em um fluido eletricamente condutor quando um campo magnético ou elétrico é aplicado. Desta forma, se um campo magnético externo é aplicado, o escoamento dentro do molde irá se modificar e a interface sólido-líquido pode ser manipulada não-intrusivamente. O problema direto do escoamento em regime transiente bidimensinonal, sujeito à forças eletromagnéticas é subdividido em dois problemas: o primeiro envolvendo somente a eletrohidrodinâmica (EHD), ou seja, o estudo de escoamentos contendo partículas carregadas sob a influência de um campo elétrico externo e com um campo magnético desprezível e, o segundo envolvendo somente a magnetohidrodinâmica (MHD), ou seja, o estudo de escoamentos influenciados por campos magnéticos externos sem partículas eletricamente carregadas. A metodologia de solução consiste em se transformar as equações dos modelos EHD e MHD para coordenadas generalizadas, as quais são discretizadas usando-se o método dos volumes finitos. O processo de solidificação / fusão é abordando através do método da entalpia. O problema de acoplamento pressão-velocidade é abordado pelo método SIMPLEC e as funções de interpolação para os termos convectivos são baseadas no método WUDS. O problema inverso é abordado através da utilização de um software de otimização híbrido, envolvendo vários métodos de otimização. A principal vantagem de um software híbrido de otimização reside no fato do mesmo poder escapar de mínimos locais. Desta forma, métodos estocásticos podem ser utilizados no início do processo de otimização de forma a localizar a região onde se encontra um possível mínimo global e, a partir daí, métodos determinísticos são utilizados de forma a encontrar rapidamente o valor do mínimo, dentro da região delimitada pelos métodos estocásticos.
