Previsão do comportamento termo-reológico de fluidos viscoelásticos durante o escoamento em canais de geometria complexa

Pretende-se com o presente estudo aprofundar o conhecimento e apurar a sensibilidade necessária para lidar mais eficientemente com problemas reais, nomeadamente nas áreas de Extrusão e da Injecção. Para tal, simula-se numericamente o escoamento de fluidos incompressíveis, em estado estacionário no interior de um canal onde existem obstáculos cilíndricos à passagem do fluido. A análise é efectuada em três sistemas com configurações distintas, reduzidos, por considerações geométricas, a problemas bidimensionais e usando três fluidos distintos. Juntamente com as equações de Navier-Stokes utilizam-se duas leis materiais distintas para descrever o comportamento material do fluido: a lei de potência e o modelo de Maxwell (UCM). Para executar as simulações recorre-se ao programa de dinâmica de fluidos Polyflow - ferramenta computacional que discretiza as equações de Navier-Stokes pelo método de elementos finitos. Simulam-se situações de Extrusão em cada um dos três sistemas e de Injecção no sistema com estrangulamentos mais acentuados. Na situação de Extrusão, simulada para os dois fluidos viscosos o efeito da dissipação viscosa na temperatura do fluido é significativo. Para o fluido viscoelástico concluiu-se que os resultados obtidos são análogos ao do fluido Newtoniano. Na situação de Injecção, simulada com o fluido reofluidificante, não foram obtidos resultados com significado físico. No decurso das simulações ocorreram problemas de convergência relacionados com o parâmetro n da lei de potência, energia de activação e condutividade térmica do fluido. O problema é ultrapassado, no primeiro caso recorrendo ao método de Picard, e através de um processo evolutivo nos restantes casos

Application of mixed integer nonlinear programming for system identification

This work describes a method of deadtime approximation in dynamic systems, particularly in the context of nonlinear model predictive control based on mechanistic models where the differentiability of the equations must be ensured. The resulting system identification system is solved using the BBMCSFilter (Branch and Bound based on a Multistart Coordinate Search Filter) global optimization algorithm to determine the order and the parameters of the resulting model, taking into account not only the model-plant mismatch but also the model complexity and the resulting computation time. The application of the method is illustrated with a simulated example of a chemical process unit. © 2020 American Institute of Physics Inc.. All rights reserved.This work was supported by Fundac¸ao para a Ciência e a Tecnologia, UID/EQU/00102/2019. The first author also thanks project MATIS, ref. CENTRO-01-0145-FEDER-000014, with financial support of ERDF (CENTRO2020).info:eu-repo/semantics/publishedVersio

PID controllers tuning with MCSFilter

This work concerns the tuning of industrial controllers through the use of the Multistart Coordinate Search Filter algorithm. The task is laid as a bounded nonlinear global optimization problem aiming at achieving the best possible performance of the control loops at the lowest possible wearing of the costly valves. Moreover, the tuning was successfully carried out both with and without taking into consideration the existing interactions between different loops.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Optimal procedures for home visits — a case study

In Portugal the population is ageing. Therefore, the provision of health care at patients’ home is becoming an important social and health area; this health service is provided by professional teams (usually composed by nurses) of the Health Centers. Nowadays, the scheduling of the visits is made manually. The proposal of this work is to do the scheduling automatically in order to minimize the overall time spent by the professional teams in the visiting activity. In this work the genetic algorithm was used to solve the optimization problem. Some numerical results are presented.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Stopping rules effect on a derivative-free filter multistart algorithm for multilocal programming

Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT

Numerical experiments with nonconvex MINLP problems

We present a methodology to solve nonconvex Mixed-Integer Nonlinear Programming problems, that combines the Branch-and-Bound and simulated annealing type methods, which was implemented in MATLAB. A set of benchmark functions with simple bounds and different dimensions was used to analyze its practical behaviour. We exhibit computational results showing the good performance of the method.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT

A derivative-free filter driven multistart technique for global optimization

A stochastic global optimization method based on a multistart strategy and a derivative-free filter local search for general constrained optimization is presented and analyzed. In the local search procedure, approximate descent directions for the constraint violation or the objective function are used to progress towards the optimal solution. The algorithm is able to locate all the local minima, and consequently, the global minimum of a multi-modal objective function. The performance of the multistart method is analyzed with a set of benchmark problems and a comparison is made with other methods.This work was financed by FEDER funds through COMPETE-Programa Operacional Fatores de Competitividade and by portuguese funds through FCT-Fundação para a Ciência e a Tecnologia within projects PEst-C/MAT/UI0013/2011 and FCOMP- 01-0124-FEDER-022674

Interrupted searches in the BBMCSFilter context for MINLP problems

The BBMCSFilter method was developed to solve mixed integer nonlinear programming problems. This kind of problems have integer and continuous variables and they appear very frequently in process engineering problems. The objective of this work is to analyze the performance of the method when the coordinate searches are interrupted in the context of the multistart strategy. From the numerical experiments, we observed a reduction on the number of function evaluations and on the CPU time

A deterministic-stochastic method for nonconvex MINLP problems

A mixed-integer programming problem is one where some of the variables must have only integer values. Although some real practical problems can be solved with mixed-integer linear methods, there are problems occurring in the engineering area that are modelled as mixed-integer nonlinear programming (MINLP) problems. When they contain nonconvex functions then they are the most difficult of all since they combine all the difficulties arising from the two sub-classes: mixed-integer linear programming and nonconvex nonlinear programming (NLP). Efficient deterministic methods for solving MINLP are clever combinations of Branch-and-Bound (B&B) and Outer-Approximations classes. When solving nonconvex NLP relaxation problems that arise in the nodes of a tree in a B&B algorithm, using local search methods, only convergence to local optimal solutions is guaranteed. Pruning criteria cannot be used to avoid an exhaustive search in the solution space. To address this issue, we propose the use of a simulated annealing algorithm to guarantee convergence, at least with probability one, to a global optimum of the nonconvex NLP relaxation problem. We present some preliminary tests with our algorithm.Fundação para a Ciência e a Tecnologi

Laboratório de Jogos

Laboratório de Jogos é um projeto de divulgação de ciência aprovado e financiado pelo Ciência Viva ‐ Agência Nacional para a Cultura Científica e Tecnológica. O Laboratório de Jogos tem como objetivo disponibilizar jogos matemáticos e atrair as pessoas de uma forma lúdica e desafiante, nomeadamente os alunos com dificuldades e repulsa pela matemática. Pretende‐se que alunos e professores usem os jogos como ferramentas de ensino que lhes permitam a manipulação e a visualização de conceitos e a estruturação de raciocínios e estratégias para atingir determinados objetivos. A matemática é fascinante e a chave que desvenda os seus mistérios está ao alcance de todos, mesmo dos que se creem incapazes. O Laboratório de Jogos contribui, desta forma, para desmistificar a atitude socialmente generalizada de receio ante a necessidade de resolver um problema ou compreender um conceito de matemática. O Laboratório de Jogos é constituído por quatro temas distintos: jogos de cartas, jogos de contagem, jogos abstratos e jogos determinísticos. Os jogos possuem características distintas dependendo da idade dos possíveis jogadores e, como tal, foram delineados para poderem ser jogados por crianças com idade superior a três anos. O Laboratório de jogos está, também, associado ao projeto de divulgação matemática EureKit (eurekit.ipb.pt), do Instituto Politécnico de Bragança. Este projeto disponibiliza, gratuitamente, à população em geral uma exposição itinerante com diversos jogos matemáticos. Esta exposição já esteve patente em diversos locais de Portugal – desde escolas básicas/secundárias, Câmaras Municipais e Centros de Ciência Viva.info:eu-repo/semantics/publishedVersio