Simulação numérica de otimização de projeto de compressores axiais utilizando o método da programação sequencial quadrática.

Abstract

Esta Tese apresenta uma metodologia para otimizar a eficiência no ponto de projeto de compressores axiais de uso aeronáutico ou estacionário. Alguns paramentos geométricos e aerodinâmicos fundamentais são considerados no processo de otimização. Os métodos de empilhamento de estágios e da linha média são aplicados para projetar e estimar o desempenho dos compressores axiais. Os cálculos foram realizados considerando a altura média das pás dos rotores dos estatores. Correlações empíricas foram utilizadas para introduzir os efeitos reais tridimensionais do escoamento. No processo de otimização, aplicou-se o método da programação sequencial quadrática (PSQ). Partindo–se de um programa computacional existente que calculava a geometria e o desempenho de um compressor axial, um novo programa foi desenvolvido onde a geometria do compressor variava com o objetivo de otimizar a eficiência no ponto de projeto do compressor. Vários compressores axiais de múltiplos estágios foram otimizados. Os resultados demonstraram que o método PSQ é eficiente na busca pelo ponto ótimo, especialmente quando o mesmo está isolado. Isto foi demonstrado quando da aplicação da metodologia visando especificamente elevar a eficiência dos compressores axiais no ponto de projeto. Apesar dos métodos globais serem mais robustos que os métodos de busca local, a aplicação do método PSQ mostrou uma rápida convergência, devido principalmente à disponibilidade e confiabilidade dos dados iniciais de projeto.