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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Uma metodologia para otimização geométrica de serpentinas de compressores herméticos
Other Titles: A methodology for geometric optimization of the discharge tube of hermetic compressors
metadata.dc.creator: Flabes Neto, Paulo Balduino
metadata.dc.contributor.advisor1: Duarte, Marcus Antônio Viana
metadata.dc.contributor.referee1: Saramago, Sezimária de Fátima Pereira
metadata.dc.contributor.referee2: Nuñez, Israel Jorge Cádenas
metadata.dc.description.resumo: Este trabalho tem como objetivo geral, reduzir os níveis de ruído gerados por compressores herméticos alternativos. Nesses compressores, o ruído é emitido, principalmente, pela irradiação sonora oriunda da vibração da carcaça. Para tanto, apresenta-se uma metodologia para otimização da forma geométrica da serpentina, de maneira a minimizar a transmissão de energia através da mesma, sendo as modificações geométricas realizadas sob o comando do método de otimização por Algoritmos Genéticos. O modelo da serpentina foi desenvolvido em elementos finitos no código comercial ANSYS®, sendo feita a comparação de três formas de modelagem: por elementos do tipo linha (PIPE16), casca (SHELL63) e sólido (SOLID45). Os resultados apontaram que o modelo que utiliza elementos do tipo linha é o mais adequado para representar a dinâmica da serpentina no processo de otimização. Com o objetivo de generalizar a aplicação das modificações geométricas, a metodologia contempla o cálculo de possíveis interferências entre a serpentina e outras partes do compressor. Avaliou-se, experimentalmente, a eficácia da metodologia através da definição de um novo problema, análogo ao problema tridimensional, porém definido no plano. A validação foi obtida com sucesso, sendo que os resultados experimentais apresentaram uma redução de 7,4 dB da velocidade média quadrática da geometria otimizada em relação à não-otimizada, medida na banda de 500 a 1.000 Hz. Os efeitos da mola, instalada no tubo a jusante da mufla, também foram avaliados, sendo concluído que a mola funciona como um dissipador de energia de vibração da serpentina, reduzindo, dessa forma, a energia total transmitida para a carcaça. Ao final do trabalho, realiza-se a otimização da geometria tridimensional original de projeto do compressor para três faixas de frequência diferentes. Nesse ponto, pôde-se concluir que, à medida que se aumenta a largura da faixa de frequência que se deseja otimizar, dois fenômenos ocorrem no sistema, a redução da transmissão de energia diminui e o tempo computacional solicitado aumenta.
Abstract: This paper aims to reduce the noise levels generated by reciprocating hermetic compressors. In these compressors, the noise is emitted mainly by sound radiation due to vibration of the housing. To minimize transmission of vibration energy through the discharge tube, a methodology of optimization the geometric shape of the discharge tube was used. Geometric modifications were made using the Genetic Algorithms optimization method. The discharge tube model was developed using commercial finite element software ANSYS®. Three forms of modeling were used: line (PIPE16), shell (SHELL63) and solid (SOLID45) elements. The results showed that the model which uses line elements is the most appropriate to represent the dynamics of the discharge tube. In order to generalize the geometrical modifications, the method calculates possible physics interference between the discharge tube and other parts of the compressors. To evaluate experimentally the effectiveness of the methodology a two-dimensional problem, analogous of the original threedimensional problem, was defined. The validation was successful, and the experimental results showed a reduction of 7.4 dB of mean square velocity of the optimized geometry with respect to the non-optimized geometry in the 500 1000 Hz frequency band. The spring, installed downstream of the muffle, were also evaluated. The spring acts as a vibrational energy dissipator of the discharge tube, thereby reducing the overall energy transmitted to the housing. The three-dimensional geometry of the discharge tube was optimized for three different frequency bands. Could be conclude that, as the width of the frequency band to be optimized increases, the reduction in energy transmitted decreases and the computational time increases.
Keywords: Otimização
Compressores alternativos
Acústica
Vibrações
Optimization
Reciprocating compressors
Acoustic
Vibration
Otimização matemática
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: FLABES NETO, Paulo Balduino. A methodology for geometric optimization of the discharge tube of hermetic compressors. 2013. 111 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2013.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14932
Issue Date: 27-Mar-2013
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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