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Análise do método dos pacotes de energia multi-espectrais: determinação do número de sub-pacotes para a minimização do tempo computacional
(2016-07-23) Negócio, Denis Alexandre de Rubim Costa; Maurente, André Jesus Soares; ; ; Silva, Rogério Brittes da; ; Souza, Sandi Itamar Schafer de;
Sistemas de combustão são comuns na engenharia mecânica, e a radiação é um importante modo de transferência de calor nestes sistemas. Portanto, a simulação da troca de calor por radiação é bastante útil na concepção de equipamentos de combustão e otimização de processos de combustão. Entre os métodos computacionais usados para solucionar a transferência de calor por radiação, o método de Monte Carlo é preciso e pode facilmente lidar com problemas que envolvem geometria complexa, espalhamento anisotrópico e dependência espectral das propriedades radiativas. Contudo, o método de Monte Carlo é computacionalmente dispendioso. Além disso, considerar com precisão as propriedades espectrais de emissão/absorção do meio também é altamente demorado. Então, reduzir o tempo computacional no Monte Carlo que leva em conta com precisão a dependência do coeficiente de absorção com o comprimento de onda é altamente desejável. O método dos pacotes de energia multi-espectrais (MSB) é um método que reduz o tempo computacional associado às simulações em Monte Carlo de um meio dependente das propriedades espectrais. Nesta pesquisa é proposta e aplicada uma metodologia para uma avaliação precisa do MSB aplicado em conjunto com o modelo espectral da soma-ponderada-de-gases-cinzas baseado nas linhas espectrais para a solução da transferência de calor por radiação em um meio composto por vapor d’água e espécies não-participantes. Os resultados preliminares mostram que a metodologia proposta é capaz de fornecer resultados precisos, que permitem realizar uma análise mais conclusiva sobre o MSB em comparação com os resultados anteriormente apresentados na literatura (Maurente e França (2015)). A metodologia proposta será aplicada para avaliar o MSB para 30 casos diferentes de meios compostos por vapor d’água e espécies não participantes.
Analysis of the multi‐spectral energy bundle method: fnding the number of sub‐bundles for the minimum computational time
(Springer, 2017-03-30) Maurente, André Jesus Soares; Negócio, Denis Alexandre de Rubim Costa
The multi-spectral energy bundle (MSB) is a method proposed to reduce the computational time of Monte Carlo simulations in media with spectrally dependent properties. In this method the typical energy bundles of the Monte Carlo are treated as multi-spectral by assuming that they are composed of a set of monochromatic subbundles. The number of sub-bundles in each bundle affects the computational time in such a way that there exists an optimum number of sub-bundles that leads to the minimum time for the computation. However, due to the stochastic nature of the Monte Carlo, the optimum number of sub-bundles is not easy to be exactly found. This paper proposes a methodology which allows to accurately determine the number of sub-bundles for the minimum computational time, and apply the proposed methodology to 25 cases consisting of a onedimensional slab of gas composed of H2 O and non-emitting/absorbing species, where the FSK was used to consider spectral dependence of properties. The results showed that for the majority of the considered cases, 3 sub-bundles lead to either the minimum or a computational time quite close to the minimum, and always provides reduction of computational time. Thus, 3 sub-bundles is indicated for the analyzed class of problems

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