Substitution-Newton-Raphson method applied to the modeling of a vapour compression refrigeration system using different representations of the thermodynamic properties of R-134a

This paper gives a detailed presentation of the Substitution-Newton-Raphson method, suitable for large sparse non-linear systems. It combines the Successive Substitution method and the Newton-Raphson method in such way as to take the best advantages of both, keeping the convergence features of the Newton-Raphson with the low requirements of memory and time of the Successive Substitution schemes. The large system is solved employing few effective variables, using the greatest possible part of the model equations in substitution fashion to fix the remaining variables, but maintaining the convergence characteristics of the Newton-Raphson. The methodology is exemplified through a simple algebraic system, and applied to a simple thermodynamic, mechanical and heat transfer modeling of a single-stage vapor compression refrigeration system. Three distinct approaches for reproducing the thermodynamic properties of the refrigerant R-134a are compared: the linear interpolation from tabulated data, the use of polynomial fitted curves and the use of functions derived from the Helmholtz free energy.

Formulación de flujos óptimos en forma rectangular por el método de Newton incorporando dispositivos FACTS

Tesis (Maestría en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica con Especialidad en Potencia) UANL

Substitution-newton-Raphson method for the solution of electric network equations

The power flow problem, in transmission networks, has been well solved, for most cases, using Newton-Raphson method (NR) and its decoupled versions. Generally speaking, the solution of a non-linear system of equations refers to two methods: NR and Successive Substitution. The proposal of this paper is to evaluate the potential of the Substitution-Newton-Raphson Method (SNR), which combines both methods, on the solution of the power flow problem. Simulations were performed using a two-bus test network in order to observe the characteristics of these methods. It was verified that the NR is faster than SNR, in terms of convergence, considering non-stressed scenarios. For those cases where the power flow in the network is closed to the limits (stressed system), the SNR converges faster. This paper presents the power flow formulation of the SNR and describes its potential for its application in special cases such as stressed scenarios. © 2006 IEEE.

Aplicação do método de Newton desacoplado para o fluxo de carga continuado

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Desenvolvimento e estudo de modelos de FACTS para o trânsito de energia: aplicação ao estudo das condições técnicas de ligação de linhas MAT

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Energia

Formulação corrotacional para análise de vigas com elementos finitos

Dissertação apresentada na faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Modelagem numérica para o processo da evaporação da água do solo

Foram realizados vários ensaios laboratoriais para avaliar o desempenho de um modelo numérico em simular o processo unidimensional da evaporação da água do solo. Este modelo foi desenvolvido a partir da linearização da equação de Richards no espaço e do uso da técnica iterativa de Newton-Raphson, para resolver essa equação não-linear no tempo, e leva em conta o fluxo de vapor dentro do perfil de solo e a taxa de evaporação na sua superfície. Os resultados mostraram que o modelo foi capaz de simular satisfatoriamente o processo, tanto em meios porosos homogêneos quanto estratificados

Programa de ajuste multiparamétrico de curvas de titulação potenciométricas de ácidos húmicos

Tendo em vista a dificuldade de determinação dos pontos de inflexão na curva de titulação potenciométrica de ácidos húmicos, por metodologias tradicionais, foi desenvolvido foi desenvolvido um programa na linguagem Delphi para ajuste multiparamétrico de dados de titulação potenciométrica. Para isso um processo iterativo para estimar as raízes de um polinômio, com base no método de Newton-Raphson, foi utilizado. Os dados das titulações potenciométricas de ácidos húmicos usados nas regressões foram obtidos em um sistema automatizado de titulação potenciométrica. O programa desenvolvido na linguagem Delphi permite maior versatilidade e facilidade de operação, com uma interação mais amigável com o usuário. As curvas de titulação potenciométricas ajustadas sobrepuseram-se quase que totalmente às curvas experimentais. Os valores de pKa e as percentagens de grupos tituláveis dos ácidos húmicos, parâmetros ajustáveis na regressão multiparamétrica, apresentaram valores comparáveis com dados da literatura.

Aplicação de métodos numéricos para estimativa de variáveis psicrométricas

O ar atmosférico é formado por uma composição de ar seco e vapor d'água, cujos valores da quantidade de vapor, em termos quantitativos, são variáveis em função dos elementos climáticos, tais como: temperatura e pressão. Portanto, para estimar os valores de umidade relativa do ar, são necessárias informações completas de séries de dados de temperatura do ar (Tar), pressão atual de vapor (e a) e temperatura de bulbo úmido (Tu). O trabalho apresenta como objetivo a elaboração de rotina computacional para encontrar valores da temperatura do termômetro de bulbo úmido (Tu) em função de outras variáveis, para uma série de dados obtidos, mediante a aplicação de métodos numéricos (Método de Newton-Raphson e Método da Secante), para fins de complementação de uma série de dados diários para Piracicaba - SP. Verificou-se que os métodos numéricos de Newton-Raphson e da Secante apresentaram bom desempenho na simulação dos resultados, porém o método da Secante apresentou-se como o melhor para encontrar os valores de Tu, mediante a resolução numérica da equação psicrométrica.

O modelo de Gurson para dano dúctil : estratégia computacional e aplicações

Este trabalho trata do emprego do modelo de dano dúctil de Gurson e de alguns aspectos relativos a sua implementação computacional. Emprega-se como ponto de partida o programa Metafor, código de elementos finitos voltado para a simulação de problemas de conformação mecânica, contemplando portanto grandes deformações plásticas. Estudam-se alguns casos simples procurando identificar a influência de cada parâmetro do modelo de Gurson na resposta. É discutida a aplicação dos modelos de nucleação de vazios usualmente empregados em conjunto com a superfície de escoamento de Gurson em situações onde há reversão de solicitação. São propostas alterações nos modelos usuais de nucleação de forma a minorar resultados incoerentes verificados. Apresenta-se um algoritmo alternativo ao método de Newton-Raphson para a solução do sistema de equações associado à forma fraca das equações de equilíbrio, em situações onde a rigidez fica muito pequena. Tal algoritmo é implementado e testado. Um algoritmo de integração de tensões é apresentado e implementado, mostrando-se sua vantagem do ponto de vista de robustez, ou seja, obtenção da resposta correta a despeito do tamanho de incremento empregado. Também é discutido um procedimento para desconsiderar elementos que apresentem ruptura local Estudam-se problemas envolvendo geração de calor por deformação plástica em conjunto com a formulação do modelo de Gurson, mostrando que a consideração de acoplamento termo-mecânico com dano traz vantagens em algumas simulações. É discutida a implementação do modelo de Gurson sobre a versão tridimensional do Metafor, que contempla a formulação lagrangiana-euleriana arbitrária (LEA). Ao final, é feita uma simulação inicial do comportamento de espumas metálicas.

Maximização da penetração da geração distribuída através do algoritmo de otimização nuvem de partículas

This work develops a methodology for defining the maximum active power being injected into predefined nodes in the studied distribution networks, considering the possibility of multiple accesses of generating units. The definition of these maximum values is obtained from an optimization study, in which further losses should not exceed those of the base case, i.e., without the presence of distributed generation. The restrictions on the loading of the branches and voltages of the system are respected. To face the problem it is proposed an algorithm, which is based on the numerical method called particle swarm optimization, applied to the study of AC conventional load flow and optimal load flow for maximizing the penetration of distributed generation. Alternatively, the Newton-Raphson method was incorporated to resolution of the load flow. The computer program is performed with the SCILAB software. The proposed algorithm is tested with the data from the IEEE network with 14 nodes and from another network, this one from the Rio Grande do Norte State, at a high voltage (69 kV), with 25 nodes. The algorithm defines allowed values of nominal active power of distributed generation, in percentage terms relative to the demand of the network, from reference values

Determinação do ponto de máximo carregamento de sistemas de potência utilizando o fluxo de carga desacoplado rápido parametrizado

Os métodos de fluxo de carga por Newton-Raphson e fluxo de carga desacoplado rápido convencionais são considerados inadequados para a obtenção do ponto de máximo carregamento de sistemas de potência, devido à problemas de mal-condicionamento neste ponto crítico e na sua vizinhança. Neste ponto a matriz Jacobiana do método de Newton-Raphson torna-se singular e considera-se que não são mais válidas as hipóteses de desacoplamento P-V e Q-teta utilizadas para a formulação do método fluxo de carga desacoplado rápido. No entanto, mostra-se neste trabalho, que com pequenas modificações, as versões XB e BX do fluxo de carga desacoplado rápido tornam-se adequadas para a obtenção do ponto de máximo carregamento. Estas novas versões modificadas são comparadas entre si com o intuito de explicitar suas características, assim como da influência da atuação dos limites de geração de potência reativa e de tap's de transformadores. Os resultados obtidos para os sistemas testes do IEEE (14, 30, 57 e 118 barras) mostram que as características de convergência das versões originais são preservadas. Além disso, durante o traçado das curvas PV, os diversos métodos podem ser comutados entre si possibilitando o cálculo de todos os pontos da curva com um número reduzido de iterações.

Estimação dos parâmetros de linha de transmissão a partir de um segmento de linha discretizado

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)