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Otimização não-linear multiobjetivo das condições de eficiência usando uma abordagem híbrida CFD-DOE: uma aplicação prática em ventiladores centrífugos para fornos industriais

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dc.creator PEREIRA, Matheus Costa
dc.date.issued 2025-02-14
dc.identifier.citation PEREIRA, Matheus Costa. Otimização não-linear multiobjetivo das condições de eficiência usando uma abordagem híbrida CFD-DOE: uma aplicação prática em ventiladores centrífugos para fornos industriais. 2025. 141 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2025. pt_BR
dc.identifier.uri https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4236
dc.description.abstract This study presents the combination of computational fluid dynamics, design of experiments, and multi-objective optimization to assist decision-makers in selecting an ideal and feasible geometric configuration according to their preferences. This hybrid approach enables the automatic selection of Pareto-optimal solutions. The proposed method utilizes response surface models, classification metrics, and posterior optimization techniques to refine parameters and identify the most suitable solutions within the solution space. The methodology is exemplified through a case study of a centrifugal fan made of AISI 304 material, used for air circulation in an industrial oven operating at high temperatures. The approach covers individual optimization based on the original responses, followed by model validation through new simulations, comparing the results obtained using Ansys Fluent® and assessing the percentage gains relative to the original fan. The input variables refer to the fan blades, while the response variables are related to mass, mass flow rate, torque, performance, cost, speed, pressure, and turbulence. The most significant improvements were observed in blade mass, which was minimized by 65.8%, magnitude of maximum velocity, which was maximized by 23.7%, and mass flow rate, which was maximized by 19.9%. For comparison and assessment purposes, the results obtained are also compared with the non-dominated sorting genetic algorithm and machine learning techniques, revealing suitable performance. pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.publisher Universidade Federal de Itajubá pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.subject Otimização multiobjetivo pt_BR
dc.subject Otimização pós-Pareto pt_BR
dc.subject Interseção normal à fronteira pt_BR
dc.subject Planejamento de experimentos pt_BR
dc.subject Fluidodinâmica computacional pt_BR
dc.subject Tomada de decisão multicritério pt_BR
dc.subject Aprendizado de máquina pt_BR
dc.title Otimização não-linear multiobjetivo das condições de eficiência usando uma abordagem híbrida CFD-DOE: uma aplicação prática em ventiladores centrífugos para fornos industriais pt_BR
dc.type Dissertação pt_BR
dc.date.available 2025-08-25
dc.date.available 2025-08-25T17:16:20Z
dc.date.accessioned 2025-08-25T17:16:20Z
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/7025666927284220 pt_BR
dc.contributor.advisor1 PAIVA, Anderson Paulo de
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/4728106898297335 pt_BR
dc.description.resumo Este estudo apresenta a combinação de fluidodinâmica computacional, planejamento de experimentos e otimização multiobjetivo para auxiliar os tomadores de decisão na seleção de uma configuração geométrica ideal e viável, de acordo com suas preferências. Essa abordagem híbrida permite uma seleção automática de soluções Pareto-ótimas. O método proposto utiliza modelos de superfície de resposta, métricas de classificação e técnicas de otimização a posteriori para refinar os parâmetros e identificar as soluções mais adequadas no espaço de soluções. A metodologia é exemplificada com um estudo de caso de um ventilador centrífugo feito de material AISI 304, usado para circulação de ar em um forno industrial operando em altas temperaturas. A abordagem abrange a otimização individual com base nas respostas originais, seguida pela validação do modelo por meio de novas simulações, comparando os resultados obtidos usando o Ansys Fluent® e avaliando os ganhos percentuais em relação ao ventilador original. As variáveis de entrada referem-se às pás do ventilador, enquanto as variáveis de resposta estão relacionadas à massa, vazão mássica, torque, desempenho, custo, velocidade, pressão e turbulência. As melhorias mais significativas foram observadas na massa da pá, que foi minimizada em 65,8%, na magnitude da velocidade máxima, que foi maximizada em 23,7%, e na vazão mássica, que foi maximizada em 19,9%. Para fins de comparação e avaliação, os resultados obtidos também são comparados com o algoritmo genético de ordenação não dominada e técnicas de aprendizado de máquina, revelando um desempenho adequado. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department IEPG - Instituto de Engenharia de Produção e Gestão pt_BR
dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia de Produção pt_BR
dc.publisher.initials UNIFEI pt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUÇÃO pt_BR


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