Simulação de sistemas de simples estágios de refrigeração por compressão de vapor

Na atualidade, o estudo do desempenho térmico de um sistema de refrigeração por compressão de vapor representa uma ferramenta importante no auxílio do desenvolvimento de novos produtos ou melhoria dos já existentes. Um modelo de simulação em regime permanente foi elaborado para avaliar o desempenho do sistema frigorífico. O sistema estudado inclui uma Central de Ar Condicionado, modelo PA HILTON, constituída de um compressor alternativo do tipo semi-hermético, evaporador e condensador compacto de tubos e aletas e uma válvula de expansão termostática. O modelo do condensador considera três regiões distintas de troca de calor as quais são respectivamente a região de dessuperaquecimento, condensação e subresfriamento. Para a modelagem do evaporador, foram consideradas as regiões de evaporação e superaquecimento. No modelo de simulação foram utilizadas correlações adequadas para a estimativa dos coeficientes de transferência de calor e perda de pressão para cada região do evaporador e condensador. Não foram consideradas a transferência de calor e queda de pressão nas linhas de conexão entre os componentes. A solução do sistema de equações não lineares resultantes da modelagem matemática dos componentes do sistema simulado foi obtida utilizando-se o método das substituições sucessivas com o emprego do software Engineenng Equation Solver . Os resultados obtidos pelo modelo de simulação apresentaram erros inferiores a 9% em relação aos valores experimentais.

3D raytracing through homogeneous anisotropic media with smooth interfaces

O raio conectando dois pontos em um meio anisotrópico, homogêneo por partes e com variação lateral, é calculado utilizando-se técnicas de continuação em 3D. Se combinado com algoritmos para solução do problema de valor inicial, o método pode ser estendido para o cálculo de eventos qS₁ e qS₂. O algoritmo apresenta a mesma eficiência e robustez que implementações de técnicas de continuação em meios isotrópicos. Rotinas baseadas neste algoritmo têm várias aplicações de interesse. Primeiramente, na modelagem e inversão de parâmetros elásticos na presença de anisotropia. Em segundo lugar, as iterações de Newton-Raphson produzem atributos da frente de onda como vetor vagarosidade e a matrix hessiana do tempo de trânsito, quantidades que permitem determinar o espalhamento geométrico e aproximações de segunda ordem para o tempo de trânsito. Estes atributos permitem calcular as amplitudes ao longo do raio e investigar os efeitos da anisotropia no empilhamento CRS em modelos de velocidade simples.

Migração FD 3D em profundidade usando aproximação de Padé complexa

A implementação convencional do método de migração por diferenças finitas 3D, usa a técnica de splitting inline e crossline para melhorar a eficiência computacional deste algoritmo. Esta abordagem torna o algoritmo eficiente computacionalmente, porém cria anisotropia numérica. Esta anisotropia numérica por sua vez, pode levar a falsos posicionamentos de refletores inclinados, especialmente refletores com grandes ângulos de mergulho. Neste trabalho, como objetivo de evitar o surgimento da anisotropia numérica, implementamos o operador de extrapolação do campo de onda para baixo sem usar a técnica splitting inline e crossline no domínio frequência-espaço via método de diferenças finitas implícito, usando a aproximação de Padé complexa. Comparamos a performance do algoritmo iterativo Bi-gradiente conjugado estabilizado (Bi-CGSTAB) com o multifrontal massively parallel solver (MUMPS) para resolver o sistema linear oriundo do método de migração por diferenças finitas. Verifica-se que usando a expansão de Padé complexa ao invés da expansão de Padé real, o algoritmo iterativo Bi-CGSTAB fica mais eficientes computacionalmente, ou seja, a expansão de Padé complexa atua como um precondicionador para este algoritmo iterativo. Como consequência, o algoritmo iterativo Bi-CGSTAB é bem mais eficiente computacionalmente que o MUMPS para resolver o sistema linear quando usado apenas um termo da expansão de Padé complexa. Para aproximações de grandes ângulos, métodos diretos são necessários. Para validar e avaliar as propriedades desses algoritmos de migração, usamos o modelo de sal SEG/EAGE para calcular a sua resposta ao impulso.

Migração FFD 3D em profundidade usando aproximação de Padé complexa

Implementações dos métodos de migração diferença finita e Fourier (FFD) usam fatoração direcional para acelerar a performance e economizar custo computacional. Entretanto essa técnica introduz anisotropia numérica que podem erroneamente posicionar os refletores em mergulho ao longo das direções em que o não foi aplicado a fatoração no operador de migração. Implementamos a migração FFD 3D, sem usar a técnica do fatoração direcional, no domínio da frequência usando aproximação de Padé complexa. Essa aproximação elimina a anisotropia numérica ao preço de maior custo computacional buscando a solução do campo de onda para um sistema linear de banda larga. Experimentos numéricos, tanto no modelo homogêneo e heterogêneo, mostram que a técnica da fatoração direcional produz notáveis erros de posicionamento dos refletores em meios com forte variação lateral de velocidade. Comparamos a performance de resolução do algoritmo de FFD usando o método iterativo gradiente biconjugado estabilizado (BICGSTAB) e o multifrontal massively parallel direct solver (MUMPS). Mostrando que a aproximação de Padé complexa é um eficiente precondicionador para o BICGSTAB, reduzindo o número de iterações em relação a aproximação de Padé real. O método iterativo BICGSTAB é mais eficiente que o método direto MUMPS, quando usamos apenas um termo da expansão de Padé complexa. Para maior ângulo de abertura do operador, mais termos da série são requeridos no operador de migração, e neste caso, a performance do método direto é mais eficiente. A validação do algoritmo e as propriedades da evolução computacional foram avaliadas para a resposta ao impulso do modelo de sal SEG/EAGE.

Particle swarm optimization aplicada ao planejamento da expansão de sistemas de transmissão

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Um modelo bi-nível para o investimento multi-etapa em capacidade de transmissão e geração de energia elétrica em mercados competitivos

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Sistemas autônomos de iluminacão pública em corrente contínua

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Modelagem generalizada do problema de planejamento da expansão de sistemas de transmissão

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Otimização combinatória para alocação de fontes renováveis em microrredes de corrente contínua

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

A Numerical Study of the FENE-CR Model Applied to a Jet Flow Problem

The FENE-CR model is investigated through a numerical algorithm to simulate the time-dependent moving free surface flow produced by a jet impinging on a flat surface. The objective is to demonstrate that by increasing the extensibility parameter L, the numerical solutions converge to the solutions obtained with the Oldroyd-B model. The governing equations are solved by an established free surface flow solver based on the finite difference and marker-and-cell methods. Numerical predictions of the extensional viscosity obtained with several values of the parameter L are presented. The results show that if the extensibility parameter L is sufficiently large then the extensional viscosities obtained with the FENE-CR model approximate the corresponding Oldroyd-B viscosity. Moreover, the flow from a jet impinging on a flat surface is simulated with various values of the extensibility parameter L and the fluid flow visualizations display convergence to the Oldroyd-B jet flow results.

Multistage Transmission Expansion Planning Considering Fixed Series Compensation Allocation

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Transmission network expansion planning for the Colombian electrical system: Connecting the Ituango hydroelectric power plant

The hydroelectric power plant Hidroltuango represents a major expansion for the Colombian electrical system (with a total capacity of 2400 MW). This paper analyzes the possible interconnections and investments involved in connecting Hidroltuango, in order to strengthen the Colombian national transmission system. A Mixed Binary Linear Programming (MBLP) model was used to solve the Multistage Transmission Network Expansion Planning (MTEP) problem of the Colombian electrical system, taking the N-1 safety criterion into account. The N-1 safety criterion indicates that the transmission system must be expanded so that the system will continue to operate properly if an outage in a system element (within a pre-defined set of contingencies) occurs. The use of a MBLP model guaranteed the convergence with existing classical optimization methods and the optimal solution for the MTEP using commercial solvers. Multiple scenarios for generation and demand were used to consider uncertainties within these parameters. The model was implemented using the algebraic modeling language AMPL and solved using the commercial solver CPLEX. The proposed model was then applied to the Colombian electrical system using the planning horizon of 2018-2025. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

A Modified Branch and Bound Algorithm to Solve the Transmission Expansion Planning Problem

In this paper a novel Branch and Bound (B&B) algorithm to solve the transmission expansion planning which is a non-convex mixed integer nonlinear programming problem (MINLP) is presented. Based on defining the options of the separating variables and makes a search in breadth, we call this algorithm a B&BML algorithm. The proposed algorithm is implemented in AMPL and an open source Ipopt solver is used to solve the nonlinear programming (NLP) problems of all candidates in the B&B tree. Strategies have been developed to address the problem of non-linearity and non-convexity of the search region. The proposed algorithm is applied to the problem of long-term transmission expansion planning modeled as an MINLP problem. The proposed algorithm has carried out on five commonly used test systems such as Garver 6-Bus, IEEE 24-Bus, 46-Bus South Brazilian test systems, Bolivian 57-Bus, and Colombian 93-Bus. Results show that the proposed methodology not only can find the best known solution but it also yields a large reduction between 24% to 77.6% in the number of NLP problems regarding to the size of the systems.

Modelagem e avaliação de um sistema de refrigeração por absorção para residências e instalações de pequeno porte

This work presents a study of the absorption refrigeration system and the modeling and evaluation of two cycles using the binary solutions water-lithium bromide and ammonia-water for an equipment to be used in small size plants like residences. The study and evaluation aims the complete understanding of all parts of the system and the influence of each one of them as well as the spread of the knowledge to raise the use of this type of equipment in all sizes in order to decrease the energetic consumption of plants of all scales and making viable the alternative sources. The study is done in each element of the cycle separately and in some auxiliary equipments required in the operation such as the main power source, the solar collector. The software used for modeling, with emphasis on thermal part, was the EES (Engineering Equation Solver), that permitted the thermal balance calculus and acquisition of the used fluids properties. The results obtained for the equipment shows the system is more complex than the widely used in business, however, it can be viable and represents an alternative to increase the energetic efficiency

A utilização de modelos matemáticos para a otimização de processos

This dissertation has as main theme the discuss about how the use of mathematical models for process optimization. The current scenario of strong competition to conquer the consumer market necessitates the development of improvements to better performance of the process as a whole, is to reduce costs, increase efficiency or effectiveness. Thus, the use of methodologies to assist in this process is becoming increasingly viable. Methodologies developed in the past are being studied and improved. An example is the Desirability, the object of the present study, which was developed in the 80's and has been improved over time. To understand and study this methodology was applied to the desirability function in three instances, where it was used Design of Experiments (DOE), taken from scientific papers, using the Solver tool (Excel ®) and desirability (Minitab ®). Thus, in addition to studying the methodology, it was possible to compare the performance of tools used for optimization in different situations. From the results of this study, it was possible to validate the superiority of one of the models studied compared fairly