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Eventos Anais de eventos

Anais de eventos

COBEM 2023

27th International Congress of Mechanical Engineering

TOPOLOGY OPTIMIZATION OF A SIMPLE CONJUGATE FLUID HEAT SYSTEM WITH HEAT SOURCES AND CONVECTIVE BOUNDARY USING ADJOINT METHOD

Submission Author: Javier Aliaga Rivera , RJ , Brazil
Co-Authors: Javier Aliaga Rivera, Marcos Sebastião de Paula Gomes
Presenter: Javier Aliaga Rivera

doi://10.26678/ABCM.COBEM2023.COB2023-2179

 

Abstract

In this study, we research the topology optimization of a simple conjugate fluid heat system with heat source and convective boundary. The goal of the optimization process is to make as possible the temperature uniform in a specific region of the domain while constraining the power dissipation across the formed channels. Under the assumption of laminar steady flow, the fluid is modeled by an incompressible Navier-Stokes-Brinkmann equation and the heat transfer is modeled by a convection-diffusion equation, with heat sources and convection boundary conditions. A solver using the Finite Volume Method is built-in open-source CFD package OpenFOAM to solve the governing equations and as an optimization algorithm, we use the method of moving asymptotes (MMA). The continuous adjoint formulation is employed for the sensitivity analysis. The developed tool, allows us to present results in two dimensions with different conjugate fluid heat system configurations and operating conditions. The optimized design shows how the channels are set up, and the fluid passes either adjacent to or near the hottest regions, aiming to achieve a uniform temperature in a specific region of the domain as specified by the objective function. The different cases show the performance of the method by applying it to the optimal design with little computational effort.

Keywords

Topology optimization, continuous adjoint method, Heat Exchanger Design, OpenFOAM

 

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