Otimização paramétrica de geometria de um ejetor para compressão.

Ejectors have wide industrial application and the improvement in their efficiency is sought to increase the viability of their use. This study performs the optimization of the entire geometry of a liquid jet liquid (LJL) ejector with multiple parameters to maximize energy efficiency. The approach with multiple parameters allows to identify key geometrical features and interdependent parameters, like nozzle position and mixing chamber length, with respect to performance. Computational fluid dynamics (CFD) and optimization simulations were performed to optimize the parameters of Bézier curves that characterize the device\'s geometry. The optimization results showed that the ejector efficiency curve is sensitive to the nozzle and the suction chamber geometries. Simulations that consider the nozzle diameter and the nozzle position along ejector axis (NXP) as parameters of the optimization process resulted in higher efficiency values than those that kept these parameters fixed. The optimization of the diffuser curve, including the diameter of the diffuser and the length of the mixing chamber, also contributed to increase the efficiency of the device. It was observed that the increase in the length of the mixing chamber and the spacing of the nozzle imply similar effects in the efficiency and in the pressure, velocity and energy dissipation rate profiles confirming some correlation of these parameters on the performance. One may observe the effect of geometry modification through optimization on the flow profiles in key sections of the ejector: the flow profiles in the optimized geometry tend to be more homogenous, hence less dissipative, and it is also confirmed by local energy dissipation rate.Os ejetores possuem ampla aplicação industrial e as melhorias em sua eficiência buscam aumentar a viabilidade de seu uso. Este estudo realiza a otimização de toda a geometria de um ejetor de líquido (Liquid jet liquid - LJL) com múltiplos parâmetros para maximizar a eficiência energética. A abordagem com vários parâmetros permite identificar as principais características geométricas e parâmetros interdependentes, como a posição do bocal e o comprimento da câmara de mistura, que influenciam no desempenho do ejetor. Dinâmica de fluidos computacional (CFD) e simulações de otimização foram realizadas para otimizar os parâmetros das curvas de Bézier que caracterizam a geometria do dispositivo. Os resultados da otimização mostraram que a curva de eficiência do ejetor é sensível às geometrias do bocal e da câmara de sucção. Simulações que consideram o diâmetro do bocal e a sua posição ao longo do eixo do ejetor (NXP) como parâmetros do processo de otimização resultaram em valores de eficiência superiores aos que mantiveram esses parâmetros fixos. A otimização da curva do difusor, incluindo o diâmetro do difusor e o comprimento da câmara de mistura, também contribuiu para aumentar a eficiência do dispositivo. Observou-se que o aumento do comprimento da câmara de mistura e do espaçamento entre bocal e câmara de mistura implicam em efeitos semelhantes na eficiência e nos perfis de pressão, velocidade e taxa de dissipação de energia, confirmando alguma correlação desses parâmetros no desempenho. Pode-se observar o efeito da modificação da geometria por meio da otimização nos perfis de fluxo em seções-chave do ejetor: os perfis de fluxo na geometria otimizada tendem a ser mais homogêneos, portanto, menos dissipativos. Isto também é confirmado pelos campos de taxa de dissipação de energia local