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Análise da técnica de cancelamento passivo em cilindro com fenda utilizando o método FDTDAlan Fernando Ney Boss 01 March 2013 (has links)
A seção reta radar (Radar Cross Section - RCS) é uma técnica de identificação de objetos por meio do espalhamento eletromagnético de uma onda incidente. Consequentemente, foram desenvolvidas tecnologias para reduzir este espalhamento, dentre elas a de cancelamento passivo, mais conhecida como técnica de casamento de impedância. Esta técnica é baseada em um cilindro metálico com uma fenda e carregamento central de material dielétrico. A análise do espalhamento deste cilindro pode ser feita com o auxilio de ferramentas computacionais que simulam fenômenos eletromagnéticos. Uma dessas ferramentas utiliza o método de diferenças finitas no domínio do tempo, um método interessante que permite avaliar uma faixa larga de frequência com uma única simulação. Por ser um método volumétrico e requerer uma grande quantidade de recursos computacionais, este não foi aplicado no estudo da técnica de cancelamento passivo em décadas anteriores. Assim, este trabalho demonstra que, nos dias atuais, este método é eficaz para o estudo desta técnica. Por meio de comparações entre resultados obtidos por simulações e resultados experimentais, é mostrado que houve uma diferença de 13 MHz na frequência de maior redução da RCS, devido a imperfeições mecânicas no ensaio experimental. Através dos resultados das simulações, foi demonstrado que há propagações de energia e corrente no corpo do cilindro. Também foi demonstrado que frequências e amplitudes de redução da RCS variam, por causa do tamanho da fenda e da permissividade do material utilizado como carregamento central. Um cilindro com duas fendas também foi estudado, onde pode-se observar como a frequência varia com relação à distância entre as fendas.
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Modelagem bidimensional do movimento da água em condições de solo não saturado / Two-dimensional modeling of water movement in unsaturated soilsArraes, Francisco Dirceu Duarte 28 August 2014 (has links)
O conhecimento da distribuição da umidade no solo para diferentes tipos de solos e diferentes vazões pode ser aplicado na otimização do dimensionamento de um sistema de irrigação, no manejo da água na zona radicular, bem como, auxiliar na aplicação eficiente de fertilizantes na rizosfera. Portanto, objetivou-se com a presente pesquisa desenvolver um modelo numérico bidimensional capaz de simular a distribuição da umidade no perfil de solo para diferentes sistemas de irrigação. Sendo que para tal, o modelo utiliza o método das diferenças finitas, mediante uma discretização da solução da equação de Richards e o método iterativo de Picard, o qual foi utilizado para garantir a conservação da massa. O modelo numérico ainda torna possível considerar a extração de água pelas plantas e a evaporação da água na superfície do solo. E para avaliar o seu desempenho foi feita uma análise de sensibilidade. O modelo matemático foi desenvolvido no Departamento de Engenharia de Biossistemas, pertencente à Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\" - ESALQ/USP. A linguagem de programação utilizada foi Fortran 90. A estrutura computacional foi feita de forma a permitir ao usuário a entrada de informações tais como: a) dados do perfil do solo, no que se refere às suas propriedades físico-hídricas, b) informações sobre o tipo de irrigação, tempo de simulação, tempo de aplicação de água via irrigação. O programa permite ao usuário a opção entre simular a extração de água pela as plantas ou não. Para a validação do modelo foram utilizados os dados obtidos por Rivera (2004), em um experimento conduzindo no antigo Departamento de Engenharia Rural da Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\". O desempenho do modelo foi avaliado com base nos parâmetros estatísticos: índice de concordância de Willmott; coeficiente de eficiência, raiz quadrada do erro médio, erro médio e o erro máximo absoluto. A análise de sensibilidade do modelo foi avaliada em função dos parâmetros: densidade de fluxo de água, condutividade hidráulica do solo saturado, alfa e n (parâmetros de ajuste da curva de retenção). Pelos resultados obtidos, o modelo apresentou um desempenho satisfatório na simulação dos perfis de umidade em relação aos dados medidos em condições de experimento em solo não saturado. Em relação à análise de sensibilidade, o modelo apresentou maior sensibilidade aos parâmetros de fluxo de entrada e ao parâmetro n da equação de retenção, indicando que tais parâmetros de entrada, necessitam ser determinados com maior precisão. Houve baixa sensibilidade ao parâmetro \"alfa\" da curva de retenção. / The soil moisture distribution for different soil types under different flow regimes can be used to optimize the design of an irrigation system, water manage water in the root zone, or increase the precision of the application of fertilizers in the rhizosphere. Therefore, the objective of this research was to develop a two-dimensional numerical model capable of simulating the soil moisture distribution in soil profile for different irrigation systems. The model is a finite difference solution of the Richards equation solution, in which the Picard iteration method is used to ensure the conservation of mass. The numerical model also takes water extraction by plants and water evaporation on the soil surface into account. The mathematical model was developed in the Department of Biosystems Engineering, College of Agriculture \"Luiz de Queiroz\", ESALQ / USP. It was coded in Fortran 90, and structured to allow interactive input of a) physical and hydraulic properties soil profile, and b) type of irrigation, irrigation application time, and simulation. The simulation of water extraction by the plants is optional. And to evaluate its performance a sensitivity analysis was done. Data obtained in an experiment carried out in the older Rural Engineering Department, College of Agriculture \"Luiz de Queiroz\" by Rivera (2004), were used to validate the model. Model performance was evaluated using the Willmott index of agreement; efficiency coefficient, root mean square error, average error and the maximum absolute error. Sensitivity analyses were performed on the density of water flow, saturated hydraulic conductivity, and on alpha and n (setting parameters of the soil water retention curve). From the results obtained, the model satisfactory simulated the measured soil moisture distributions in the experimental soil moisture profiles. The model was most sensitive to variations in the parameters of the input stream and to n, a parameter in the soil water retention equation (van Genuchten model, 1980). This results is indicative that these input parameters need to be determined with greater accuracy. The model output was not very sensitive to alpha, a shape parameter in the soil water retention curve.
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Modelagem de cristais fotônicos tridimensionais pelo método das diferenças finitas no domínio do tempo (FDTD) / Modeling of tridimensional photonic crystals by the finite difference time domain method (FDTD)Silva, Anderson Oliveira 10 July 2008 (has links)
A modelagem numérica de cristais fotônicos tridimensionais é o objeto de estudo deste trabalho. Especificamente, o método das diferenças finitas no domínio do tempo (FDTD) é utilizado para a modelagem de um cristal FCC (face-centered-cubic) formado por opalas de látex imersas em ar. Por meio de uma análise comparativa com o cristal formado por opalas inversas (opalas de ar incrustadas em uma matriz dielétrica com alto índice de refração), é mostrado que o baixo contraste de índice de refração do cristal de látex é característica preponderante para a inexistência de uma banda proibida completa. No entanto, podem ser observadas bandas fotônicas proibidas ao longo de algumas direções de propagação, como é evidenciado através da investigação da difração de Bragg relativa à família de planos cristalinos (111). Sempre que possível os resultados numéricos são comparados com os dados experimentais disponíveis. / The numerical modeling of tridimensional photonic crystals is the object of study in this work. Especifically, the finite difference time domain method (FDTD) is used for the modeling of a FCC (face-centered-cubic) crystal composed by latex opals immersed in air. Through a comparative analysis to a crystal composed by inverse opals (close-packed air opals in a dielectric matrix with high refractive index), it is shown that the low contrast of the latex crystal is the crucial characteristic to prevent the rising of a complete photonic band gap. However, photonic band gaps can be observed for certain directions of propagation, as it is demonstrated by the investigation of Bragg diffraction related to the (111) crystalline planes. Wherever possible, the numerical results are compared to available experimental data.
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Modelo para representação de ambientes 3D utilizando composição de modos do método FDTD-2DLIMA, Bruno Wallacy Martins 26 May 2017 (has links)
Submitted by Rosana Moreira (rosanapsm@outlook.com) on 2018-08-06T17:42:48Z
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Previous issue date: 2017-05-26 / Neste trabalho, utilizam-se as versões em duas e três dimensões do método de diferenças finitas no domínio do tempo, FDTD, para simulação da propagação da onda eletromagnética em ambiente interior (indoor). Primeiramente, a validade do método FDTD-3D é comprovada através da comparação dos valores do perfil de retardo de potência obtidos por campanha de medições. As perdas expressas com o método FDTD-3D foram utilizadas para propor correções aos resultados do método FDTD-2D que levam em conta a propagação no espaço livre e a propagação no ambiente interior. As vantagens do método FDTD-2D com respostas transitórias corrigidas estão no reduzido tempo de processamento e consumo de memória quando comparados a outros métodos numéricos. Além disso, é possível com o método FDTD-2D com respostas corrigidas expandir a simulação da propagação da onda para ambientes complexos e de grandes dimensões, desenvolver software de simulação voltado para computadores pessoais e aparelhos celulares. / In this work, we use the two and three-dimensional versions of the finite-difference time-domain method, FDTD, for simulating the propagation of the electromagnetic waves in an indoor environment. First, the validity of the FDTD-3D method is proven by comparing the values of the power delay profile obtained via a measurement campaign carried out in the indoor environment. The losses expressed with the FDTD-3D method were used to propose corrections to the FDTD-2D results by taking into account the propagation in the free space and the propagation in the indoor environment. The advantages of the FDTD-2D method with corrected transient responses are reduced processing time and memory requirements when compared to other numerical methods. It is possible with the FDTD-2D with corrected signals to simulate wave propagation for large and complex environments and to develop simulation software for personal computers and mobile devices.
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Modelagem eletromagnética 2.5-D de dados geofísicos através do método de diferenças finitas com malhas não-estruturadasMIRANDA, Diego da Costa 23 October 2014 (has links)
Submitted by Lúcia de Fátima Imbiriba de Sousa (lfis@ufpa.br) on 2018-09-17T19:29:55Z
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Previous issue date: 2014-10-23 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / ANP - Agência Nacional do Petróleo / Apresentamos a formulação eletromagnética em geometria 2.5-D aplicada à modelagem do marine controlled-source electromagnetic (mCSEM) através do método de Diferenças Finitas. Utilizamos a separação dos sinais primário e secundário para evitar problemas de singularidade devido à característica pontual da fonte eletro-magnética, o dipolo elétrico. As componentes do campo eletromagnético são derivadas dos resultados obtidos para os potenciais vetor magnético e escalar elétrico, calculados em todo o domínio do problema, o qual deve ser completamente discretizado para o uso do método de Diferenças Finitas. A limitação imposta pelo uso de malhas estruturadas no delineamento das geometrias presentes nos modelos geológicos, serviu como motivação para introduzirmos o uso de malhas não-estruturadas em nossos problemas. Essas malhas são completamente adaptáveis aos modelos com que trabalhamos, promovendo um delineamento suave de suas estruturas, e podendo ser localmente refinadas apenas nas regiões de interesse. Apresentamos também o desenvolvimento do método RBF-DQ, que faz uso da técnica de aproximação de funções por meio de combinações lineares das funções de base radial (RBF) e da técnica de quadraturas diferenciais (DQ) para a aproximação das derivadas de nosso problema diferencial. Nossos resultados mostraram que o uso do método de Diferenças Finitas com malhas-não estruturadas pode ser aplicado nos problemas de modelagem geofísica, promovendo uma melhoria na qualidade dos dados modelados quando comparados com os resultados obtidos através das técnicas tradicionais de Diferenças Finitas. / We present a 2.5D electromagnetic formulation for modelling of the marine controlledsource
electromagnetic (mCSEM) using a Finite Diference frequency domain (FDFD)
method. The formulation is in terms of secondary fields thus removing the source
point singularities. The components of the electromagnetic field are derived from
the solution of the magnetic vector potential and electric scalar potential, evaluated
in the entire problem domain that must be completely discretized for the use of
the FDFD. Finite difference methods result in large sparse matrix equations that
are efficiently solved by sparse matrix algebra preconditioned iterative methods. To
overcome limitations imposed by structured grids in the traditional FDFD method,
the new method is based upon unstructured grids allowing a better delineation of
the geometries. These meshes are completely adaptable to the models we work with,
promoting a smooth design of their structures, and may only be refined locally in
regions of interest. We also present the development of RBF-DQ method, (radial
basis function differential quadrature) which makes use of the technique of functions
approximation by linear combinations of radial basis functions (RBF) and the
technique of differential quadrature (DQ) for approximation of the derivatives. Our
results show that the FDFD method with unstructured grids when applied to geophysical
modeling problems, yield improved quality of modeled data in comparison
with the results obtained by traditional techniques of FDFD method.
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Análise de métodos numéricos de diferenças finitas para solução da equação de Poisson em domínios irregulares /Othechar, Pedro Flavio Silva. January 2013 (has links)
Orientador: Cássio Machiaveli Oishi / Banca: Messias Meneguette Júnior / Banca: Fabrício Simeoni de Souza / Resumo: Neste trabalho, analisamos métodos de diferenças finitas para solução numérica da equação de Poisson em domínios irregulares com condições do tipo Dirichlet, fazendo um estudo detalhado de cada um desses métodos numéricos. Em particular, analisamos o Método das Interfaces Imersas (MII), Métodos Clássicos usando interpolações linear (MCL) e quadrática (MCQ) e um Método do tipo Fronteiras Imersas modificado (MFIM). Inicialmente, comparamos os resultados obtidos por esses métodos na solução numérica de uma equação elíptica unidimensional, envolvendo uma interface localizada em um ponto que não coincide com a malha. No caso unidimensional provamos que o MCL e o MFIM são equivalentes. Posteriormente, analisamos os resultados obtidos por esses métodos na solução numérica de problemas elípticos bidimensionais, com condições de contorno definida sobre geometrias irregulares. Em geral, os métodos foram consistentes com a solução exata. No caso unidimensional o MII e o MCQ apresentaram resultados semelhantes, com ordem de precisão quadrática, enquanto que o MCL e o MFIM são menos precisos para esses testes. Após isso, realizamos testes preliminares envolvendo geometrias bidimensionais irregulares. Os resultados apontam que o MFIM e o MII são mais acurados e possuem ordem de convergência quadrática / Abstract: In this work, we study finite difference methods for the numerical solution of PoissonŠs equation on irregular domains with Dirichlet-type boundary conditions, performing a detailed study of these schemes. In particular, we analyze the Immersed Interfaces method (IIM), the classical method with linear (CML) and quadratic (CMQ) interpolation and the modified immersed boundary method (MIBM). Firstly, we compare the results obtained from these methods for solving a one-dimensional elliptic equation. In this equation, an interface is located at an irregular grid point. In general, all methods have been found consistent to the exact solution. In the one-dimensional case, IIM and CMQ have showed similar results, with second-order accuracy while MBIM and CML have presented less accurate results. Finally, we conduct preliminary results for two-dimensional irregular geometries. The results show that IIM and MIBM are more accurate than the classical method with linear interpolation / Mestre
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Modelagem e simulação do processo de separação por membrana difusa polimérica para a extração de metaisCARDOSO, Simone de Aviz 2007 February 1916 (has links)
Submitted by Albirene Sousa (albirene@ufpa.br) on 2011-03-24T17:39:26Z
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Previous issue date: 2007-01-02 / Item withdrawn by Nelson da Silva (nelson.ssilva11@gmail.com) on 2011-11-16T16:35:16Z
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Trabalhos Apresentados em Eventos - BC (ID: 86)
Dissertações em Engenharia Química (Mestrado) - PPGEQ/ITEC (ID: 124)
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Item was in collections:
Dissertações em Engenharia Química (Mestrado) - PPGEQ/ITEC (ID: 124)
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license_rdf: 22876 bytes, checksum: 0a4e855daae7a181424315bc63e71991 (MD5) / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O processo de extração de metais em membrana polimérica é analisado empregando o método das Linhas-Gear nas equações diferenciais resultantes da modelagem matemática do problema físico. O estudo tem a finalidade de averiguar o comportamento das curvas de extração de metal extraído e a influência dos parâmetros físicos da membrana no processo de extração por membrana, e também analisar, a partir de um estudo paramétrico, a influência dos parâmetros mais importantes do processo, verificando-se assim se o processo de extração se encontra sob controle cinético ou difusivo. A modelagem do problema é realizada assumindo-se a extração dos metais cádmio, Cd (II), ouro, Au (lII), e Paládio, Pd (11) sobre a membrana difusiva polimérica Aliquat 336/PVC. Os resultados são então comparados com dados obtidos em trabalhos previamente reportados na literatura, concluindo-se que os mesmos são satisfatórios. / Metal extraction process using polymeric membranes is analyzed by using the lines-Gear method in the solution of the related equations of specie conservations. The mathematical modeling of the physical problem is done by considering the diffusion process of metals in polymeric membranes in order to extract metals, such as Cd (II), Au (III) and Pd (II) from acid solutions. Therefore, the behavior of concentration profiles of metals to be extracted from the feeding phase is discussed in the light of the influence of relevant parameters in the extraction process, such as, composition and thickness of the membrane, diffusion coefficient and constant extraction. Comparisons with previously reported results in the literature for typical situations are also performed. The obtained results were very satisfactory when they were compared with other found results in the literature.
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Análise da eficiência de blindagem de estruturas indoors construídas com lâminas "finas" condutoras elétricas, através do método FDTDROCHA, Rita de Cássia Florêncio 25 September 2009 (has links)
Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2012-04-12T17:07:11Z
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Previous issue date: 2009 / Este trabalho apresenta os resultados para a análise da Eficiência de Blindagem utilizando estruturas indoor construídas com lâminas “finas” condutoras elétricas. As simulações foram realizadas utilizando o método das diferenças finitas no domínio do tempo, FDTD, no qual foi implementada uma formulação de sub-célula para o modelamento de estruturas finas. A simulação foi validada comparando-se os resultados obtidos com os disponíveis na literatura. Assim, várias geometrias foram testadas, modificando-se aberturas e o espaçamento entre paredes duplas blindadas. Por fim, um laboratório de alta-tensão foi construído virtualmente, com dimensões reais, e foram analisados os valores da Eficiência de Blindagem considerando a estrutura completamente fechada e com aberturas. / This work presents results regarding electromagnetic shielding structures using thin conductive sheets. The simulations were performed by using the finite difference time domain method (FDTD), in which a sub-cellular formulation has been implemented for modeling thin steel walls. The implementation was validated via comparison of the obtained results to those available in the literature. Then, several geometries were tested, including apertures on the structures and by changing the space between double shielding walls. Finally, a complete high-voltage laboratory was simulated (by analyzing the shielding efficiency) considering a closed structure and apertures.
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Um problema inverso na modelagem da difusão do calor / An inverse problem in modeling the diffusion of heatJhoab Pessoa de Negreiros 24 August 2010 (has links)
O presente trabalho aborda um problema inverso associado a difus~ao de calor em
uma barra unidimensional. Esse fen^omeno e modelado por meio da equac~ao diferencial par-
cial parabolica ut = uxx, conhecida como equac~ao de difus~ao do calor. O problema classico
(problema direto) envolve essa equac~ao e um conjunto de restric~oes { as condic~oes inicial
e de contorno {, o que permite garantir a exist^encia de uma soluc~ao unica. No problema
inverso que estudamos, o valor da temperatura em um dos extremos da barra n~ao esta
disponvel. Entretanto, conhecemos o valor da temperatura em um ponto x0 xo no interior
da barra. Para aproximar o valor da temperatura no intervalo a direita de x0, propomos e
testamos tr^es algoritmos de diferencas nitas: diferencas regressivas, leap-frog e diferencas
regressivas maquiadas. / This work deals with an inverse problem for the heat diusion in a bar of size L.
This one-dimensional phenomenum is modeled by the parabolic partial dierential equation
ut = uxx, known as the heat diusion equation. The classic problem (Direct Problem)
involves this equation coupled to a set of constraints { initial and boundary conditions { in
such a way as to guarantee a unique solution for it. The inverse problem hereby considered
may be described in the following way: at one bar extreme point the temperature is un-
known, but it is given at a xed interior point for all time. Three nite dierence algorithms
(backward dierences, leap-frog, disguised backward dierences) are proposed and tested to
approximate solutions for this problem.
Keywords: Diusion equation. Finite dierences. Inverse problem.
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Simulação numérica da fase líquida na deposição de filmes finos via sol-gel: aplicações para dióxido de estanhoSano, Dayene Miralha de Carvalho [UNESP] 18 March 2010 (has links) (PDF)
Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0
Previous issue date: 2010-03-18Bitstream added on 2014-06-13T21:02:05Z : No. of bitstreams: 1
sano_dmc_dr_bauru.pdf: 2390435 bytes, checksum: c70bb14dca9d8503f9a9ce373ebe90a2 (MD5) / Neste trabalho foi realizada a simulação numérica da fase líquida no processo de deposição de filmes finos pela técnica de molhamento (dip-coating), via sol-gel, utilizando como aplicação soluções precursoras de dióxido de estanho (Sn'IND. 2'). Dióxido de estanho é um semicondutor transparente de gap largo, amplamente utilizado em muitos tipos de dispositivos. Além da técnica convencional, o trabalho analisa uma nova proposta da técnica de deposição dip-coating onde a solução se encontra em uma temperatura diferente da ambiente. Para ambas as técnicas foram realizadas a modelagem matemática dos problemas e desenvolveu-se um método numérico apropriado baseado no método MAC (Marker and Cell). O problema foi resolvido em coordenadas cartesianas bidimensionais e as equações foram discretizadas pela técnica de diferenças finitas. Os resultados numéricos são visualizados por meio da distribuição de temperatura e vetores velocidade da solução precursora, que fornecem subsídios para investigação da influência dos vetores velocidade na obtenção de filmes com boas propriedades, em relação à uniformidade e homogeneidade. Verifica-se que estas características refletem diretamente na qualidade óptica dos filmes investigados, tornando-se parâmetros importantes para aplicações em dispositivos opto-eletrônicos. Através dos resultados numéricos verificou-se que nas regiões do fluido próximas ao substrato, os módulos dos vetores velocidade são maiores, há uma maior quantidade de material sendo depositado. Notou-se também, através da distribuição de velocidades em direção ao substrato que o filme tem uma melhor uniformidade na sua espessura quando os vetores velocidade possuem os valores de seus módulos mais próximos uns dos outros. Portanto, mudando os parâmetros iniciais de viscosidade, densidade, velocidade de imersão/emersão do substrato ou temperatura no fluido pode-se estudar o comportamento. / In this work, the numerical simulation of liquid phase in the thin film deposition, by the sol-gel-dip-coating technique, was carried out. The method was applied to tin dioxide (Sn'IND. 2') solutions. Tin dioxide is a transparent semiconductor of wide bandgap, extensively used in many types of devices. Besides the conventional procedure, this work analyses a new proposal for the deposition technique, where the solution is heated above room temperature. In both cases, the mathematical modeling was done and the appropriated numerical method was developed, based on MAC (Marker and Cell) approach. The problem was solved in two-dimensional Cartesian coordinates and the equations were discretized by the finite difference technique. The numerical results are visualized through temperature and vector velocity distributions in the precursos solution, yielding subsides to the investigation of the influence of vectors velocity in the deposition of good property films, concerning uniformity and homogeneity. It was verified that these characteristics point directly toward the optical quality of investigated films, becoming important parameters for application in optoelectronic devices. The numerical results allow verifying that in the fluid regions close to the substrate, where the velocity modulus is highter, there is a larger amount of material being deposited. It was also noticed, through the velocity distribution towards the substrate, that the film has a better thickness uniformity when the vectors velocity have modulus values closer to each other. Therefore, changing initial parameters such as viscosity, density, substrate dipping rate or fluid temperature, it is possible to evaluate the fluid behavior during the thin film deposition.
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