Παραμετροποίηση διαφραγματικής μικρο-αντλίας και βελτιστοποίηση λειτουργίας με τη συνεχή συζυγή μέθοδο

Stalikas, Spyridon; Σταλίκας, Σπυρίδων

dc.contributor.author	Stalikas, Spyridon	en
dc.contributor.author	Σταλίκας, Σπυρίδων	el
dc.date.accessioned	2020-10-05T09:27:39Z
dc.date.available	2020-10-05T09:27:39Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51277
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.18975
dc.rights	Default license	en
dc.subject	Βελτιστοποίηση	el
dc.subject	Συζυγής μέθοδος	el
dc.subject	Μικρο-αντλία	el
dc.subject	Παραμετροποίηση γεωμετρίας	el
dc.subject	Υπολογιστική ρευστοδυναμική	el
dc.subject	Micro-pump	en
dc.subject	Adjoint	en
dc.subject	Optimization	en
dc.subject	NURBS	en
dc.subject	Geometry parameterization	en
dc.title	Παραμετροποίηση διαφραγματικής μικρο-αντλίας και βελτιστοποίηση λειτουργίας με τη συνεχή συζυγή μέθοδο	el
dc.title	Parameterization of a valveless diaphragm micro-pump and optimization using the continuous adjoint method	en
dc.contributor.department	Τομέας Ρευστών - Μονάδα Παράλληλης Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής & Βελτιστοποίησης	el
heal.type	Bachelorthesis	en
heal.classification	Υπολογιστική Ρευστομηχανική	el
heal.classification	Βελτιστοποίηση	el
heal.classification	Computational fluid dynamics	en
heal.classification	Adjoint optimization	el
heal.language	el	el
heal.access	free	en
heal.recordProvider	ntua	en
heal.publicationDate	2020-07-20
heal.abstract	Η διπλωματική αυτή εργασία αφορά τη μελέτη της ροής σε μια διαφραγματική μικρο-αντλία δίχως βαλβίδες, αλλά με τη χρήση αγωγών τύπου διαχύτη για τον έλεγχο της κατεύθυνσης της ροής. Η λειτουργία της έγκειται στη μεταβολή του διαθέσιμου όγκου του θαλάμου της μέσω περιοδικής κίνησης του διαφράγματος και έτσι διακινείται το ρευστό. Η χρήση των συγκεκριμένων αγωγών αποτελεί ζήτημα επιστημονικής έρευνας, δεδομένου ότι καθορίζουν τόσο την παροχή που διακινεί η μικρο-αντλία, όσο και την ανεπιθύμητη αντιστροφή της ροής. Απώτερος σκοπός της εργασίας είναι η βελτιστοποίηση της γεωμετρίας των αγωγών αυτών ώστε να διατηρείται σε σημαντικό βαθμό η διακινούμενη παροχή, με ταυτόχρονη μείωση της αντίστροφης παροχής. Πρωταρχικό βήμα αποτελεί ο σχεδιασμός του 3Δ CAD μοντέλου της μικρο-αντλίας ενώ ακολουθεί η γένεση μη-δομημένου πλέγματος στο εσωτερικό της. Μέσω του επιλύτη PUMA που έχει αναπτυχθεί στη ΜΠΥΡ&Β/ΕΜΠ επιλύεται η ροή στο πλέγμα αυτό επιβάλλοντας τις κατάλληλες οριακές συνθήκες και προκύπτουν συμπεράσματα για τη λειτουργία και τις επιδόσεις της μικρο-αντλίας. Κατά την επίλυση της χρονικά μεταβαλλόμενης ροής, παραμορφώνεται το πλέγμα με τη μέθοδο των γραμμικών ελατηρίων για κάθε διακριτή χρονική στιγμή, για την οποία αλλάζει η θέση και μορφή του διαφράγματος. Η βελτιστοποίηση εμπεριέχει τη χρήση της συνεχούς συζυγούς μεθόδου για τον υπολογισμό των παραγώγων ευαισθησίας και τη μέθοδο της απότομης καθόδου για την ανανέωση των μεταβλητών σχεδιασμού. Απαραίτητη προϋπόθεση αποτελεί η παραμετροποίηση της επιφάνειας των αγωγών, καθώς το σύνολο των σημείων ελέγχου που η παραμετροποίηση εισάγει, αποτελεί τις μεταβλητές σχεδιασμού του προβλήματος. Η εν λόγω παραμετροποίηση βασίζεται σε καμπύλες και επιφάνειες NURBS.	el
heal.abstract	This diploma thesis presents the study of flow into a valveless micro-pump, which is composed of a periodically oscillating diaphragm and a system of diverging ducts instead of valves. During the diaphragm movement, the pumping chamber volume changes and this leads to suction or pumping of the fluid. These micro-pumps are an area of scientific interest, as it is essential to maximize their flow rate and concurrently minimize or even suppress backflow, which corresponds to fluid entering the chamber from the outlet. The main objective of this thesis is to optimize the duct geometry, in order to be able to rectify flow's direction and achieve those objectives. The first step of this analysis is the design of a 3D CAD micro-pump model followed by unstructured mesh generation in the interior of it. Given the mesh and assigning the appropriate boundary conditions, the flow field is computed using the PUMA software which is developed by the PCOpt/NTUA. Since the diaphragm moves periodically, it is necessary to deform the mesh accordingly at every single time step during a period. This procedure is managed by using the linear spring method. The gradient-based optimization uses the steepest descent method to update the design variables' values, after having computed the sensitivity derivatives. These are computed by the continuous adjoint method. In order to optimize the ducts' geometry, they have to be parameterized, as their control points represent the design variables. This parameterization is based on NURBS curves and surfaces.	en
heal.advisorName	Γιαννάκογλου, Κυριάκος	el
heal.advisorName	Giannakoglou, Kyriakos	en
heal.committeeMemberName	Μαθιουδάκης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Αρετάκης, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Γιαννάκογλου, Κυριάκος	el
heal.committeeMemberName	Mathioudakis, Konstantinos	en
heal.committeeMemberName	Aretakis, Nikolaos	en
heal.committeeMemberName	Giannakoglou, Kyriakos	en
heal.academicPublisher	Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua	en
heal.numberOfPages	113 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false	en