Renato Picelli Sanches.

Grupo de extensão formado por alunos da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, com foco em estudos e projetos de sistemas e veículos para mobilidade com hidrogênio como combustível.

A otimização topológica em estruturas enfrenta sérios desafios quando aplicada a problemas de interação fluido-estrutura. Propomos desenvolver pesquisa de base para otimização topológica desses problemas com aplicações em importantes sistemas de engenharia, como pontes sob vibração induzida por escoamento. O principal produto desta pesquisa é produzir uma plataforma de otimização topológica tridimensional (3D) que resultem em novos conhecimentos sobre o projeto de sistemas fluido-estrutura. Os desafios incluem a incorporação de uma ferramenta de suavização de geometria 3D na plataforma de otimização, as muitas variáveis de otimização envolvidas no problema 3D e a formulação adequada de restrições de ressonância. O solver de otimização será baseado em programação linear inteira sequencial. A estrutura será modelada com elasticidade linear e não linear, enquanto o fluido será governado pelas equações RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) e um modelo de turbulência escolhido, como por exemplo, o k-omega SST. As equações governantes serão resolvidas com o Método dos Elementos Finitos (MEF). O método de otimização será baseado na separação das malhas de otimização e de análise (MEF) para redução do custo computacional e resolução de problemas 3D em grande escala. Os graus necessários de refinamento das duas malhas serão alvo de investigação.

The goal of this project is to establish an ongoing interaction and collaboration program between the Department of Mathematics and Computer Science at Karlstad University, Sweden and the Polytechnic School of the University of São Paulo, Brazil. The coordinators, Eddie Wadbro (Karlstad University) and Renato Picelli (University of São Paulo), conduct research and teaching in computational mathematics and mechanical engineering, respectively.
	
The two PIs and their groups have a vast interest in computational design optimization, which is a highly complex multidisciplinary research field. Breaking new ground and extending the applicability of the methods in this field requires expertise in mathematical modeling, large-scale computations, and mechanical design and manufacturing. The main focus of this project is thus to reinforce the two groups by building on each other's strengths in the investigation of intelligent design for engineering structures. In short, we wish to bring the mathematical methods (from Karlstad) into the engineering setups (from São Paulo). In short, we wish to form a new and strategically interesting relationship that brings the mathematical methods (from Karlstad) into the engineering setups (from São Paulo). Hence, this project includes collaboration in research as well as education. From a research point of view, the project includes a joint effort on modeling and computational design optimization of devices for acoustic levitation.	Within this initial project, we have planned two physical visits, one in Sweden and one in Brazil; in addition to these visits, we plan to work continuously towards our joint goal and have regular online meetings between the two physical meetings. From an educational viewpoint, senior researchers of each group will give mini-courses on specialized topics that are relevant for and in high demand at both institutions. The long-term goal is to establish an active exchange of senior researchers, postdoctoral researchers, and PhD and master students between both institutions.

Este projeto tem como objetivos (1) desenvolver uma ferramenta computacional para otimizar compressores centrífugos operando com CO2 puro e com misturas CO2-CH4 em condições supercríticas, (2) projetar e fabricar um compressor de teste para avaliar seu desempenho e validar a ferramenta computacional e (3) desenvolver e construir um aparato experimental capaz de caracterizar o desempenho do protótipo de compressor centrífugo operando com CO2 puro em condições próximas ao ponto crítico. A otimização visa minimizar os custos operacionais e o impacto ambiental e irá considerar o compressor centrífugo como um todo, incluindo o rotor, o difusor com vanes, a voluta, além de considerar as interações fluido-estrutura. O rotor do compressor será acionado diretamente por um motor elétrico de alta velocidade. O aparato experimental permitirá a validação das simulações realizadas no projeto anterior e a comparação do desempenho de rotores projetados com diferentes geometrias. O aparato irá, também, possibilitar a avaliação da influência da geometria do difusor no desempenho do compressor e sua interação com o rotor. Através de ensaios no aparato, será possível avaliar o mapa do compressor: a razão de pressões para diferentes vazões e rotações, a condição de surge, o consumo de potência e a eficiência.

Advanced Numerical Modelling of fuel cells and electrolyzers, coupled with experimental
validation and optimization is a powerful approach for innovation and scientific development,
paving the way for practical devices and a deeper understanding of the physical phenomena
underlying them. The research framework falls within RCGI projects with a
focus on the development of advanced numerical models for fuel cells (e.g. a SPEC-FAPESP project)
and electrolyzers.

Integrar materiais inteligentes no projeto de Selos Labirinto (SL), criando o conceito de SL inteligente com o objetivo de obter emissões mínimas de Gases de Efeito Estufa (CH4 e CO2) em máquinas pneumáticas. Os projetos de SL atuais incluem principalmente (ou apenas) peças passivas e geometrias intuitivas; portanto, este projeto visa criar o conceito de SL inteligentes com materiais ativos e características geométricas inovadoras.

This Young Investigator Awards fellowship will provide focus and innovation for optimization of structures in the offshore industry. The fellowship will enable this to be achieved by providing time and critical mass to build new expertise in multiphysics topology optimization with design-dependent loads. Methods based on explicitly defined boundaries (level set and discrete design variables) will be developed to individually tackle each of the static and dynamic loading conditions imposed by offshore locations, including fluid pressure, current loads, wind loads, subsea soil reaction, thermal expansion and underwater acoustics. The developed methodologies will be further combined in realistic multiple load cases within the offshore structural design scenario. With a four-year base funding, a team of dedicated researchers based in Santos-SP and national and international collaborators, we will deliver computational methods and codes for innovative structural design in offshore engineering.

This project explores the design of structures and material in multiphysics and multiscale problems via topology optimization

Pesquisa de doutorado em otimização topológica para aplicações em problemas com interação fluido-estrutura.

Estudo dos métodos de otimização, com ênfase na Otimização Estrutural Evolucionária. Desenvolvimento de códigos e análises com aplicação de malhas hexagonais.

Caracterização das ligas Gadolíneo, Germânio, Silício para aplicação em refrigeradores magnéticos.