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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13627
Tipo do documento: | Tese |
Título: | Inicialização global topográfica aplicada a problemas da termodinâmica do equilíbrio de fases |
Título(s) alternativo(s): | Topographical global initialization applied to thermodynamic problems of phase equilibrium |
Autor: | Rêgo, Marroni de Sá ![]() |
Primeiro orientador: | Oliveira, Luiz Nelio Henderson Guedes de |
Primeiro membro da banca: | Lozano, Abel Rodolfo Garcia |
Segundo membro da banca: | Ferreira, Fábio Pacheco |
Terceiro membro da banca: | Boy, Grazione de Souza |
Quarto membro da banca: | Rodrigues Júnior, Raimundo Augusto Rego |
Resumo: | Os métodos de otimização que derivam do cálculo diferencial são geralmente muito eficientes. Entretanto, devido a natureza local da análise matemática, estes métodos podem encontrar dificuldade no cálculo dos mínimos globais, pois dependem de boas estimativas iniciais. Neste contexto, a inicialização global topográfica foi proposta com o objetivo de gerar estimativas iniciais adequadas para os métodos de busca local. No presente trabalho, foram empregados diferentes métodos matématicos de otimização equipados com a inicialização global topográfica, com o objetivo de resolver problemas da termodinâmica que surgem na simulação de processos de recuperação terciária do petróleo, nos projetos de reatores químicos e em processos da engenharia química e da indústria do petróleo. Foram estudados os problemas de análise de estabilidade de fases, cálculo de pontos críticos e estimação de parâmetros de modelos termodinâmicos. Estes problemas são desafiadores, pois apresentam dificuldades de natureza numérica e geométrica. Para verificar a eficiência dos métodos de otimização equipados com a inicialização topográfica, foram realizados testes numéricos utilizando problemas descritos na literatura, onde alguns destes apresentam mais de uma solução. Em todos os testes, inclusive os que apresentam várias soluções, a inicialização global topográfica foi eficiente em selecionar estimativas iniciais adequadas para os métodos de busca local, mostrando que esta é uma metodologia eficaz e promissora para solução de problemas de otimização. Uma importante contribuição científica do presente trabalho, é a aplicação da teoria de complementaridade aos problemas de análise de estabilidade de fases e cálculo de pontos críticos. Esta abordagem permitiu o uso de um método tipo Newton que utiliza informações apenas das primeiras derivadas. |
Abstract: | The optimization methods that derive from differential calculus are generally very efficient. However, due to the local nature of the mathematical analysis, these methods may present difficult to calculate the global minimums because they depend on good initial estimates. In this context, the topographical global initialization was proposed with the purpose of generating adequate initial estimates for the local search methods. In the present work, different optimization methods equipped with the topographical global initialization were used to solve thermodynamic problems that arise in the simulation of tertiary oil recovery processes, in the projects of chemical reactors and in the processes of chemical and of the oil industry. We studied the problems the phase stability analysis, calculation of critical points and parameter estimation in thermodynamic models. These problems are challenging because they present difficulties of numerical and geometric nature. To evaluate the efficiency of optimization methods equipped with topographical initialization, were performed numerical tests using problems described in the literature, where some of them present more than one solution. In all tests, including those with multiple solutions, the topographical global initialization was efficient in selecting suitable initial estimates for the local search methods, showing that this is an effective and promising methodology for solving optimization problems. An important scientific contribution of the present work is the application of the theory of complementarity to the problems of phase stability analysis and calculation of critical points. This approach allowed the use of a Newton type method that uses information only from the first derivatives. |
Palavras-chave: | Global optimization Topographical global inicialization Thermodynamic optimization problem Theory of complementarity Otimização global Inicialização global topográfica Problemas termodinâmicos de otimização Teoria de complementaridade Otimização matemática Analise global (Matematica) Equilibrio termodinâmico Regra das fases |
Área(s) do CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::MATEMATICA APLICADA |
Idioma: | por |
País: | BR |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional |
Citação: | RÊGO, Marroni de Sá. Inicialização global topográfica aplicada a problemas da termodinâmica do equilíbrio de fases. 2019. 193 f. Tese (Doutorado em Modelagem Computacional) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2019. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13627 |
Data de defesa: | 19-Fev-2019 |
Aparece nas coleções: | Doutorado em Modelagem Computacional |
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Arquivo | Tamanho | Formato | |
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