Optimización y Metamodelado en Multifísica
Director: Víctor Fachinotti
Investigadores responsables de líneas de trabajo: Alejandro Albanesi, Facundo Bre, Juan Carlos Álvarez Hostos.
Integrantes: Benjamín Tourn, Ignacio Peralta, Nadia Roman, Bruno Storti, Nahuel Volpe y Cecilia Demarchi.
Descripción
En los últimos años el grupo ha abierto y consolidado líneas de investigación inéditas, como las de análisis inverso por elementos finitos (IFEM), simulación del desempeño termoenergético de edificios (BPS), diseño computacional de metamateriales y metadispositivos (CMD), y metamodelado de problemas en multifísica (MM).
- Figura 1. Diseño computacional de metamateriales. Metadispositivo concentrador de flujo de calor.
- Figura 2. Diseño computacional de metamateriales. Metadispositivo inversor de flujo de calor.
En IFEM se han desarrollado e implementado modelos numéricos con aplicación en problemas ingenieriles de avanzada, como el diseño óptimo de álabes de aerogeneradores.
- Figura 3. Metodología de diseño de álabes de turbinas eólicas. Optimización de la piel y costillas.
En BPS se gestó la simulación y optimización del desempeño termoenergético de edificios en nuestro país, ampliándose también a la generación de metamodelos (principalmente, redes neuronales artificiales) en busca de una drástica reducción del tiempo de cálculo del desempeño de un edificio.
- Figura 4. Modelo de zonas en EnergyPlus para la simulación del desempeño de una vivienda tipo del plan Pro.Cre.Ar.
En CMD se ha evolucionado en el diseño de metamateriales basado en optimización, haciendo foco en la fabricabilidad de los modelos diseñados, una vez más en busca del salto de la simulación a la vida real. Se propuso también ahondar en el uso de computación de alto desempeño (HPC) para el diseño de metamateriales, especialmente en problemas tridimensionales.
- Figura 5. Metodología de diseño de paneles optimizados para envolventes de edificios.
Bajo la dirección de Víctor Fachinotti se han articulado estas líneas de manera de fomentar sinergias que enriquezcan a todas. Así por ejemplo, el diseño óptimo de álabes de turbinas es resultado de combinar IFEM con algoritmos evolutivos de optimización, éstos últimos desarrollados originalmente para BPS. Los conocimientos de dinámica de fluidos adquiridos para el diseño de álabes son ahora aplicados a la determinación del coeficiente de presión del viento en edificios a fin de mejorar el modelo de ventilación natural, mecanismo de climatización de gran importancia en el Litoral Argentino.
Áreas de trabajo:
- Simulación numérica de problemas térmicos y mecánicos en sólidos y fluidos, eventualmente acoplados.
- Optimización no lineal con restricciones, ya sea con variables continuas o discretas, a uno o a múltiples objetivos.
- Optimización basada en simulación.
- Metamodelado de todos los fenómenos físicos considerados.
- Optimización basada en metamodelos.
- Simulación energética de edificios.
- Diseño computacional de metamateriales y metadispositivos basado en optimización.
- Optimización topológica multifísica.
- Diseño óptimo de mecanismos y estructuras flexibles antes cargas térmicas y mecánicas, estáticas o dinámicas.