Métodos híbridos de otimização para projetos aerodinâmicos combinam métodos que não utilizam gradientes junto a métodos baseados em gradientes para se beneficiar de suas vantagens: ampla exploração do domínio de projeto, dos primeiros, e invariância do custo computacional em relação ao número de variáveis de projeto, dos últimos. Modelos de Superfícies de Resposta Aprimorados por Gradientes (GERSM) possuem potenciais similares a Modelos de Superfícies de Resposta acoplados a otimizadores, mas, como gradientes também são introduzidos na calibração dos metamodelos, a quantidade de simulações necessárias para se calibrar uma GERSM é substancialmente menor. Apesar dessas características, não foram encontrados trabalhos na literatura que realizem otimização de turbomáquinas radiais utilizando a abordagem GERSM acoplada a otimizadores. Logo, o principal projeto deste Projeto de Pesquisa é realizar a otimização, acoplada a uma GERSM, de um rotor radial e difusor com pás operando com H2+CH4. As informações requeridas serão calculadas com o software aberto SU2, o qual é capaz de resolver problemas multi-domínio de escoamentos turbulentos, compressíveis e não ideais. O código também é capaz de calcular sensibilidades (ou gradientes) de forma eficiente através do método adjunto. No entanto, o código ainda não é capaz de lidar com otimização de turbomáquinas operando com fluidos cujo comportamento termodinâmico seja descrito por tabelas termodinâmicas (LuT), tais como aquelas necessárias para modelar misturas de gases reais. Assim, a extensão do código SU2 para lidar com tais problemas também é um dos objetivos do presente projeto. De forma resumida, os objetivos do Projeto de Pesquisa para Estágio no Exterior são: 1) ganhar familiaridade com o software SU2; 2) verificar resultados obtidos com o SU2 em relação a resultados obtidos com o ANSYS CFX para um estágio de compressão radial (rotor + difusor) operando com H2+CH4; 3) implementar as linhas de código necessárias para a otimização com gases reais e misturas descritos por LuT's; 4) otimizar a geometria de um compressor para H2+CH4 utilizando o método baseado em gradientes implementado no SU2; 5) otimizar a geometria de um compressor para H2+CH4 utilizando uma GERSM acoplada a um otimizador. Por fim, os resultados obtidos serão utilizados para comparar custos, capacidades e limitações de diferentes abordagens de otimização. (AU)

Simulação numérica é uma ferramenta importante para a redução de custos nos processos de prensagem de pós e sinterização. A estimativa correta das propriedades do compacto verde podem ser úteis para o uso de ferramentas numéricas no projeto de moldes elastoméricos para prensagem isostática, prensagem multiaxial com elastômero e no controle de carregamento/descarregamento, evitando a ocorrência de trincas e falhas. O uso dessas propriedades em simulações numéricas requer modelos de materiais robustos capazes de representar o material em diversos níveis e tipos de carregamento. O processo de caracterização e validação desses modelos é complexo por necessitar de uma série de testes experimentais, além de que a manufatura de corpos de prova (CDP) em densidades relativamente baixas é uma tarefa custosa devido a sua fragilidade. Em baixas densidades, o CDP não possui resistência mecânica suficiente para resistir ao processo de lixamento das faces, resultando uma geometria com imperfeições que podem gerar carregamentos complexos (excentricidade de carga), não sendo detectado precisamente com instrumentação convencional (e.g extensômetros). Esse projeto de pesquisa no exterior visa a medição dos campos de deslocamento e deformação em amostras com geometria de sólido de revolução usando estéreo-correlação de imagens digitais (estéreo-CID). O processo de manufatura das amostras consiste na pré-forma em matriz fechada de dupla ação com carga axial máxima de aproximadamente 5 MPa. As peças serão submetidas à prensagem isostática para eliminar o gradiente de densidade da etapa anterior, resultando uma um CDP em forma de ampulheta devido à maior deformação volumétrica em regiões menos densas (região central) proveniente da etapa anterior. Dois tipos diferentes de testes serão analisados, são eles: prensagem uniaxial em uma matriz instrumentada com strain gauges na parede externa; e ensaios de compressão simples nos CDP em forma de ampulheta. Os resultados experimentais dos strain gauges no primeiro ensaio serão confrontados com os dados de estéreo-CID para validação do procedimento experimental (iluminação, posição da câmera e parâmetros de calibração) dos testes executados no Brasil. Após a validação inicial, será executada análises de estéreo-CID nos testes de compressão simples. É esperado que com os campos de deslocamento e deformação seja possível determinar (des)alinhamentos durante os testes e identificar possíveis efeitos de flexão indesejados. (AU)