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Controle ativo de escoamento ao redor de um cilindro fixo através do uso de cilindros rotativos e redes neurais (2019)

  • Authors:
  • USP affiliated authors: TAKATA, VÍTOR - EP
  • Unidades: EP
  • Sigla do Departamento: PMI
  • Subjects: REDES NEURAIS; DINÂMICA DOS FLUÍDOS; MECÂNICA DOS FLUÍDOS COMPUTACIONAL
  • Language: Português
  • Abstract: O escoamento ao redor de cilindro fixo é um campo de estudo que requer muita atenção por ser recorrente em diversas atividades da indústria do petróleo, como na interação entre a correnteza do mar e Spars ou umbilicais. Observa-se que, no escoamento em torno destas estruturas, há formação de esteira resultante da interação hidrodinâmica, sinal de que as forças hidrodinâmicas presentes são grandes, aumentando requisitos e custos estruturais. Diversos métodos de controle foram e são propostos na literatura, como aplicação de jatos sintéticos e cilindros rotativos. Assim, a redução das forças hidrodinâmicas através de técnicas de controle de escoamento permitem aliviar requisitos de estruturas mais robustas e possivelmente seus custos, além de aumentar sua confiabilidade. Dentre os estudos propostos, surge um método que alia a capacidade de análise e tomada de decisão das redes neurais à simulação da computação fluidodinâmica para ativação de um controle ativo de circuito fechado. O trabalho proposto possui como objetivo efetivar o controle de escoamento ao redor de um cilindro fixo utilizando cilindros rotativos com redes neurais para sua ativação. Para isto, utiliza-se uma rede neural de aprendizado profundo, implementada em Tensorforce, utilizando a plataforma computacional FEniCS Project pra realização das simulações de escoamento. São realizados testes tanto de capacidade de malha quanto de funcionamento da rede neural, junto com implementação da rede neural para controle de cilindros rotativos, com diversas geometrias. Após treinamento das redes neurais, são realizados testes com parâmetros de rotação dos cilindros, adaptabilidade da rede neural para escoamentos variados e sensibilidade da função objetivo da rede neural. Obtém-se uma rede neural com cilindros rotativos capaz de reduzir em cerca de 23% as forças de arrasto em um cilindro fixo. Além disso, confirma-se asuperioridade do uso de cilindros rotativos com rotação independente para controle, diminuindo tanto a força média de arrasto exercida sobre um cilindro quanto a oscilação desta força.
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    Versão PublicadaVitorTakata - PMI-19.pdfDirect link
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    • ABNT

      TAKATA, Vitor; GIORIA, Rafael dos Santos. Controle ativo de escoamento ao redor de um cilindro fixo através do uso de cilindros rotativos e redes neurais. [S.l: s.n.], 2019.
    • APA

      Takata, V., & Gioria, R. dos S. (2019). Controle ativo de escoamento ao redor de um cilindro fixo através do uso de cilindros rotativos e redes neurais. Santos.
    • NLM

      Takata V, Gioria R dos S. Controle ativo de escoamento ao redor de um cilindro fixo através do uso de cilindros rotativos e redes neurais. 2019 ;
    • Vancouver

      Takata V, Gioria R dos S. Controle ativo de escoamento ao redor de um cilindro fixo através do uso de cilindros rotativos e redes neurais. 2019 ;

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