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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Otimização numérico / computacional aplicada ao comportamento dinâmico de um mecanismo tipo cursor, biela e manivela estudo de caso para implementação de um motor stirling em sua configuração beta
Other Titles: Computational numerical optimization applied to the dynamic behavior of a cursor crank mechanism - Case study for the implementation of a beta configuration stirling Engine
metadata.dc.creator: Brito, Gelcino de Paula
metadata.dc.contributor.advisor1: Steffen Júnior, Valder
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Borges, Jose Antonio Ferreira
metadata.dc.contributor.referee1: Sousa, Marcos Morais de
metadata.dc.contributor.referee2: Borges, Romes Antonio
metadata.dc.description.resumo: Neste trabalho foi implementado um procedimento de otimização numérica aplicado a um mecanismo de quatro barras do tipo cursor, biela e manivela tendo como objetivo a sua posterior utilização no desenvolvimento de um protótipo de motor Stirling. O objetivo deste procedimento foi a obtenção de uma configuração geométrica que potencialize o aumento da eficiência associada aos aspectos termodinâmicos do protótipo, bem como a redução das perdas por bombeamento de ar e das forças de inércia. Nesta aplicação, os métodos dos algoritmos genéticos, NSGA II e SQP foram usados para promover a evolução do projeto do protótipo através do uso de funções multiobjetivo. O motor Stirling é um dispositivo que tem potencial para uso em aplicações onde o objetivo é aproveitar a energia que esteja sendo desperdiçada na forma de uma fonte de calor. Pensando desta forma, a ideia que motiva este trabalho é desenvolver um protótipo capaz de aproveitar a energia contida nos gases de escape de um motor de combustão interna de aplicação automotiva. Nesta situação, a grande diferença de temperatura entre os gases de combustão que passam pelo coletor de escape e o ar do ambiente interno do cofre do motor tem potencial energético para que o trabalho realizado pelo motor Stirling seja usado para acionar um gerador elétrico. Para esta aplicação, o motor Stirling foi definido em sua configuração beta, de forma que o trabalho mecânico é realizado por meio de um pistão e um deslocador que operam em um mesmo cilindro que possui suas câmaras quente e fria em cada uma de suas extremidades. Ao longo do desenvolvimento deste trabalho foram testadas algumas alternativas tecnológicas para a implementação prática do protótipo que abrangeram desde a configuração clássica do motor Stirling beta com seu sistema de manivela dupla até uma variação onde o deslocador é acionado por meio de um dispositivo eletromagnético controlado por um micro controlador Arduino Uno
Abstract: In this work a numerical optimization procedure applied to a four-bar mechanism of cursor type, connecting rod and crank, was implemented with the objective of further use in the development of a Stirling engine prototype. The purpose of this procedure was to obtain a geometrical configuration that potentiates the increase in efficiency associated with the thermodynamic aspects of the prototype, as well as reducing the air pumping losses and forces of inertia. In this application, the methods of genetic algorithms, NSGA II, and Sequential Quadratic Programing, SQP, were used to promote the development of the prototype design through the use of multi-objective functions. The Stirling engine is a mechanical device that has the potential to be used in applications where the goal is to make use of energy that is being wasted, such as a heat source. In this way, the idea that motivates this work is to develop a prototype that is able to harvest the energy contained in the exhaust gas of an internal combustion engine for automotive application. In this configuration, the large temperature difference between the flue gases that pass through the exhaust manifold and the air inside the engine bay has the energetic potential to be used by the Stirling engine so that the work performed can drive an electrical generator. For this application, the Stirling engine has been set in its beta configuration, so that the mechanical work is performed by means of a piston and a displacer operating in the same cylinder which has its hot and cold chambers at each of its ends, respectively. Throughout the development of this work some alternative techniques for the practical implementation of the prototype configuration, which ranged from classical Stirling beta engine with its system of double crank to a variation where the shifter is driven by means of an electromagnetic device controlled by an Arduino Uno microcontroller, were tested
Keywords: Otimização multiobjetivo
Algoritmo genético
NSGA II
SQP e motor Stirling
Geometric optimization
Genetic algorithm
NSGA II
SQP and Stirling engine
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: BRITO, Gelcino de Paula. Computational numerical optimization applied to the dynamic behavior of a cursor crank mechanism - Case study for the implementation of a beta configuration stirling Engine. 2013. 110 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2013.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14974
Issue Date: 27-Aug-2013
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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