2. Study 1: Reward and punishment anticipation
2.2. The present study
O presente manuscrito é dividido em onze capímlos e três apêndices. Neste capítulo apresentou-se uma introdução breve sobre os fundamentos do funcionamento do compressor hermético alternativo, ressaltando sua importância nos sistemas de refrigeração. Neste mesmo capítulo foi realizada uma revisão bibliográfica de trabalhos, relacionados com a modificação e investigação de parâmetros geométricos na válvula de compressores. Em seguida, a motivação e os objetivos para a efetivação deste trabalho foram explicitados.
No capítulo 2 são apresentadas as equações que governam o escoamento em difusores radiais. As simplificações, as condições de contomo e o método numérico utilizado para resolver tais equações são descritos.
No capítulo 3 são descritas as metodologias euleriana, lagrangeana e euleriana- lagrangeana para o acompanhamento de fronteiras com formato irregular. A última metodologia é utilizada neste trabalho, onde a fronteira é modificada explicitamente através de marcadores de partículas e o escoamento é resolvido iterativamente em uma malha fixa. No mesmo capítulo apresenta-se uma revisão bibliográfica sucinta sobre esta metodologia. Os objetivos desta revisão são apresentar os principais avanços das pesquisas em modelagem de fronteiras sólidas móveis e/ou irregulares, ou fronteiras entre dois fluidos que podem se fundir. A literatura específica é vasta nesta área, empregando diferentes metodologias para o acompanhamento de fronteiras complexas. No presente trabalho apenas a metodologia euleriana-lagrangeana será utilizada.
O capítulo 4 é dedicado à validação do código computacional desenvolvido e explora tanto o escoamento laminar em cavidades com topo deslizante e bases deformadas, como o escoamento no difusor radial. Primeiramente a análise do desempenho da metodologia euleriana- lagrangeana foi conduzida, tomando como referência os perfis de velocidades no centro das cavidades, os campos de pressão e linhas de corrente. Os resultados foram comparados com trabalhos disponíveis na literatura. Na seqüência o código computacional para resolver o escoamento no difusor é validado. Considera-se a palheta paralela ao assento e em posições fixas de abertura. Os resultados são comparados com a solução analítica, possível somente para números de Reynolds e afastamentos pequenos, e com a solução numérica e experimental de outros autores. Em seguida, o assento é inclinado em 5° e a validação do código computacional é conduzida tomando como referência aos dados experimentais da distribuição de pressão sobre a superfície da palheta.
Após a etapa de validação investiga-se no capítulo 5 a influência de alguns parâmetros no escoamento (relação de diâmetros, inclinação do assento, número de Reynolds) sobre a distribuição de pressão no disco frontal. São realizados testes de sensibilidade em relação ao
refino de malha. Os resultados da análise numérica desta atividade essencial, mas não menos dispendiosa, são apresentados também no capítulo 5. As áreas efetivas de força e de escoamento são investigadas no mesmo capítulo para diferentes inclinações do assento na saída do orifício de passagem. Os resultados obtidos são para afastamentos adimensionais, Sc/d = 0,012 e 0,020 e inclinações do assento variando entre 5° e 32°. A palheta é mantida paralela em relação ao assento em duas posições fixas de abertura.
No capítulo 6 explora-se numericamente o escoamento através do difusor radial inserindo um raio de arredondamento no assento, logo na saída do orifício de passagem. A distribuição de pressão e força na palheta, perda de carga e áreas efetivas de escoamento e força são investigadas para diferentes raios de arredondamento. Os campos de pressão e velocidades são apresentados e analisados. Nos capítulos 7 e 8 são investigados numericamente os escoamentos através do difusor radial inclinando, simultaneamente, o assento e a palheta, e utilizando o raio de arredondamento no assento e na palheta, respectivamente. Ambos os capítulos apresentam uma análise do perfil de pressão e da força incidindo sobre a palheta. Os parâmetros de eficiência do escoamento, linhas de corrente e campos de pressão também são analisados. Os capítulos 7 e 8 realizam uma comparação dos resultados obtidos com as modificações diferentes no assento e na palheta da válvula, expondo as principais conclusões.
Após a etapa de investigação onde o assento e a palheta da válvula são ambos modificados, o trabalho foi direcionado para a modificação apenas do assento da válvula, buscando um formato ótimo para tal componente. Com este objetivo, o capítulo 9 fornece os ingredientes básicos para a descrição e formulação do problema de otimização de forma. Uma breve revisão bibliográfica de otimização de forma e algumas categorias de variáveis de projeto são descritas. A curva polinomial empregada na otimização de forma, e as restrições das variáveis de projeto são definidas neste mesmo capítulo. Além disso, os métodos possíveis para a solução de problemas de otimização são apresentados.
No capítulo 10 é apresentado e descrito o método de pontos interiores de Herskovits para a resolução do problema de otimização. Os resultados obtidos com o emprego do método de otimização, para obter o polinómio ótimo na região do assento do difusor radial, são fornecidos e comentados para oito casos. Finalmente, o capítulo 11 apresenta uma discussão dos resultados obtidos no trabalho, as principais conclusões, contribuições e sugestões de possíveis tópicos para prosseguimento desta pesquisa.
O documento é composto ainda por três apêndices. No apêndice A, aborda-se a discretização das equações que governam o escoamento de fluidos, sendo que o método dos volumes finitos é utilizado para este fim. No mesmo apêndice descreve-se os esquemas de interpolação lei de potência e QUICK consistente, utilizados para a interpolação das variáveis do
escoamento nas faces dos volumes de controle. 0 apêndice B descreve o método SIMPLE adotado para tratar o acoplamento entre os campos de pressão e velocidades. Investiga-se ainda a natureza da formulação e se justifica o uso do armazenamento colocalizado das propriedades do escoamento na malha computacional. No apêndice C, obtém-se uma expressão para o fluxo de massa ideal através das válvulas. A partir do cálculo do fluxo de massa, a expressão para a área efetiva de escoamento é obtida.