Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2010. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-06-21T13:45:10Z No. of bitstreams: 1 2010_FerminFidelHerreiraAragon.pdf: 8453504 bytes, checksum: ca099a1f7ebdfe73e7f5a0d39e1a52f0 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-06-21T13:47:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_FerminFidelHerreiraAragon.pdf: 8453504 bytes, checksum: ca099a1f7ebdfe73e7f5a0d39e1a52f0 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-06-21T13:47:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_FerminFidelHerreiraAragon.pdf: 8453504 bytes, checksum: ca099a1f7ebdfe73e7f5a0d39e1a52f0 (MD5) / Neste trabalho, pós nanopartículados de SnO2 contendo Ni, Co e Cr preparados pelo método de precursores poliméricos (método de Pechini) foram caracterizados estrutural e magneticamente. Através de um refinamento do Rietvel dos dados fornecidos por difração de raios-X, determinou-se a presença de uma única fase na amostra sem dopagem. Esta fase persistiu nas amostras dopadas com até 10% de metal. Nesta região de concentrações e nos três tipos de metais observou-se um decrescimento no tamanho da nanopartícula. Em amostras dopadas com concentrações de Ni e Co acima de 10%, observou-se a formação de duas fases: uma correspondente a SnO2 e outra ao composto NiO ou Co3O4, respectivamente. Medidas magnéticas na amostra de SnO2 não dopada indicaram a ocorrência de ordem magnético, a qual pode ter a sua origem na interação ferromagnética de elétrons armadilhados em vacâncias de oxigênio, cuja densidade é muito alta neste sistema nanoparticulado. O ingresso de Ni e Cr favorecem o ferromagnetismo na região de concentrações menores que ~3%. Já acima desta concentração, observou-se uma sinal paramagnética que cresce com a concentração de dopante. Nas amostras dopadas com Co, o ferromagnetismo desaparece já em concentrações de 0.4%. Para explicar estes resultados, se propus um modelo tipo "Core-Shell". Em baixas concentrações de metal, o ingresso do dopante é principalmente no núcleo da partícula, já quando a concentração atinge o limite da solução sólida, começa a ocorrer segregação dos átomos de metal de transição na superfície da partícula, a qual seria responsável pelo sinal paramagnética. Medidas de espectroscopia Raman em amostras de SnO2 dopadas com Ni, confirmaram a formação da fase tetragonal na região de concentrações abaixo de 7.5%. Foram determinados picos associados à desordem superficial cuja espessura estimada é de d ? 1:3nm. Através de medidas de magnetização DC foi determinada a ocorrência de relaxação térmica de momentos magnéticos na amostra de NiO. A natureza desta relaxação foi explorada por medidas de susceptibilidade AC, cujos resultados indicam uma possível fase de vidro de spin que coexiste com uma ordem antiferromagnética. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this work, the structural and magnetic caracterization of Ni, Co and Cr doped SnO2 nanoparti- cles prepared by the Pechini's method is presented. X-ray di®raction data have been analyzed by the Rietveld re¯nement method. The analysis indicates the formation of only the tetragonal phase for the undoped SnO2 nanoparticles. After the doping, the tetragonal phase remains until 10% of metal. Disregarding the metal transition type the particle size shows a decrescing tendency with the metal concentration in the range below 10%. For Ni and Co doped SnO2 nanoparticles, the formation of a second phase has been determined above 10%, which corresponds to the NiO and Co3O4 compound, respectively. Magnetic measurements of the undoped sample (SnO2) indicate the occurrence of magnetic order, which was assigned to the ferromagnetic interactions between electrons trapped in oxygen vacancies, whose density is extremely high in nanoparticulated systems. It was determined that the doping with Ni and Cr favors the ferromagnetism in concentration below 3%. Above that concentration a paramagnetic behavior is observed, which sinal increases with the increase of dopant concentration. In samples doped with Co, the ferromagnetism disappears even in concentrations of 0.4%. In order to explain those results a Core-Shell model type is proposed. In that framework and in lower doping concentrations the dopant di®uses mainly towards the core of the particle, but when the concentration is above the solid solution limit, a surface segregation stars to occur, which should be the responsible for the paramagnetic behavior. Raman spectroscopy measurements carried out in Ni-doped SnO2 nanoparticles con¯rm the for- mation of the tetragonal phase for Ni concentrations below 7.5%. By the analysis, peaks related to surface disorder have been determined, and the thickness of the layer has been estimated to be d » 1:3nm. DC magnetic measurements of NiO nanoparticles help us to determine the occurrence of thermal relaxation in the magnetic moments of the nanoparticles. The nature of those relaxations has been explored carrying out AC susceptibility measurements. The obtained results indicate a possible formation of spin-glass phase that coexists with an antiferromagnetic order.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2014-04-16T15:45:27Z No. of bitstreams: 1 2013_FerminFidelHerreraAragon.pdf: 21012836 bytes, checksum: 8c5a4d4899ab44c24165df65ddd53409 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-04-22T12:07:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_FerminFidelHerreraAragon.pdf: 21012836 bytes, checksum: 8c5a4d4899ab44c24165df65ddd53409 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-04-22T12:07:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_FerminFidelHerreraAragon.pdf: 21012836 bytes, checksum: 8c5a4d4899ab44c24165df65ddd53409 (MD5) / Neste trabalho foi estudada a origem do magnetismo em óxidos nanoparticulados dopados com metais. Com este fim foram sintetizadas e estudadas as propriedades estruturais, vibracionais, magnéticas e interações hiperfinas de nanopartículas de óxido de estanho puro e dopado com três tipos de metais (i) com metais de transição Fe e Cr (ii) terras raras o Er (iii) metais não magnéticos o Al. Através do refinamento dos difratogramas de raios-X usando o método do Rietveld determinou-se a presença de uma única fase nas amostras sem dopagem. Esta fase persistiu nas amostras dopadas com metal. Medidas de espectroscopia Raman mostraram que o limite de solubilidade, no caso das amostras dopadas com Fe, é até 20%. Nos três tipos de dopante determinou-se um decrescimento no tamanho da nanopart ícula com o aumento da concentração de dopante. Medidas magnéticas das nanopartículas de SnO2 puras e dopadas com Al, mostraram a ocorrência de um ferromagnetismo não convencional, atribuído a elétrons desemparelhados e armadilhados em vacâncias de oxigênio. Já as medidas magnéticas das nanopartículas de SnO2 dopadas com elementos magnéticos: metais de transição e terras raras, mostraram que independentemente do tipo de dopante o ferromagnetismo observado para baixas concentrações pode ser bem interpretado pelo modelo de pólarons magnéticos ligados; porém, observou-se que a intensidade da contribuição ferromagnética depende do tipo de dopante. Para altas concentrações e perto do limite de percolação de SnO2 (xp = 25%) observou-se a coexistência de ferromagnetismo, antiferromagnetismo e paramagnetismo, nas amostras dopadas com Fe. Curvas de ZFC e FC destas amostras mostraram evidencias de relaxação térmica associada com superparamagnetismo ou vidro de spin. Por outro lado, medidas de espectroscopia Mössbauer usando como sonda o Sn mostraram que o ingresso do dopante modifica a densidade eletrônica tipo s devido à substituição de íons Sn4+ com ions de menor estado de valência. Os resultados obtidos por espectroscopia Mössbauer ajudaram a confirrmar os resultados das propriedades estruturais determinadas por DRX e espectroscopia Raman nas séries Sn1−xAlxO2, Sn1−xFexO2 e Sn1−xErxO2. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this work, the origin of the magnetism of nanoparticulated oxide systems has been studied. In order to get this goal, the structural, vibrational, magnetic properties and hyperfine interactions of tin dioxide nanoparticles pure and doped with three metal types : i) transition metals such as Fe and Cr, ii) rare earths such as Er and iii) nonmagnetic elements such as Al. X-ray dffraction patterns of undoped SnO2 nanoparticles were refined by the Rietveld refinement method and the formation of the rutile type phase has been determined. This type of phase has been also formed in metal doped SnO2 nanoparticles. Raman spectroscopy measurements showed that the solubility limit of Fe-doped samples is around 20%. For the three types of dopants, the particles size showed a decrease with the increase of dopant concentration. The magnetic measurements of the undoped and Al-doped SnO2 nanoparticles showed a nonconventional ferromagnetism, which was attributed to the unpaired electrons trapped in oxygen vacancies. On the other hand, the magnetic measurements of SnO2 nanoparticles doped with magnetic elements such as transition metals and rare earths showed that independent of the dopant type, the ferromagnetism determined for low-doping samples can be well interpreted within the bound magnetic polarons model. However, in the high concentration region, near to the percolation limit of SnO2 (xp=0.25), it was determined the coexistence of ferromagnetic, antiferromagnetic and paramagnetic phases. ZFC and FC curves showed evidences of thermal relaxation of magnetic moments, likely related to superparamagnetic or spin glass behavior. On the other hand, Mössbauer spectroscopy measurements using Sn as the probe showed that the entrance of dopant atoms into the SnO2 matrix modifes the s-type electronic density which visits the nucleus of Sn atoms. Moreover, the Mössbauer spectroscopy results confirm the structural modifications determined from other techniques for the Sn1−xAlxO2, Sn1−xFexO2 and Sn1−xErxO2 nanoparticulated systems.

Orientador: Andre Koch Torres de Assis / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-07-27T10:18:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hernandes_JulioAkashi_M.pdf: 966851 bytes, checksum: 7b6753f4b60406c37c6d30d4d1ed715a (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Na primeira parte deste trabalho analisamos o campo elétrico fora de condutores resistivos estacionários conduzindo corrente constante. Exploramos aqui o ponto de vista das cargas superficiais. Apresentamos problemas resolvidos na literatura sobre este assunto, assim como resultados novos para condutores em forma de placas e também um anel filiforme (neste último caso calculamos numericamente o potencial), comparando os resultados teóricos com dados experimentais retirados da literatura. Na segunda parte, tratamos da propagação de sinais em condutores compridos. Seguimos a abordagem de Kirchho para o problema, utilizando a força de Weber como modelo de interação entre cargas. Conseguimos deriva a equação da telegrafia para diversos casos, e mostramos que a abordagem maxwelliana (campos) não é necessariamente a única que conduz à equação da telegrafia. O Apêndice A apresenta o cálculo das integrais envolvendo o potencial devido a uma placa retangular transportando uma corrente constante. O programa para calcular o potencial de um anel filiforme está listado no Apêndice B. No Apêndice C, consideramos o fenômeno da explosão de fios que acontece quando uma alta corrente elétrica flui em um condutor. Apresentamos o resultado da tensâo coulombiana, gerada pelo aparecimento de carga no interior do fio devido ao efeito Hall radial. Concluímos que esta tensão é várias ordens de grandeza inferior àquela necessária para romper um fio metálico, ver [AH99b] / Abstract: In the first part of this work we analyse the electric field created outside stationary resistive conductors, with a constant current. Here we explore the point of view of surface charges. We present solved problems in the literature, on this subject, and also new results for conductor plates and for a thin ring (in this last case we calculate the potential numerically), comparing our theoretical results with experimental data present in the literature. In the second part, we treat the propagation of signals in long conductors. We follow Kirchhoff's approach to the problem, utilizing Weber's force equation as a model for charge interaction. We derive the telegraphy equation for several cases, and show that the Maxwell's approach (based on fields) is not necessarily the only one that leads to the telegraphy equation. Appendix A presents the calculation of the integrals involved in the potential resolution for a rectangular plate transporting a constant current. The numerical program to calculate the potential of a thin ring is listed on Appendix B. On Appendix C we consider the phenomenon of wire explosions which happens when a high electric current ows in a conductor. We present the result of coulombian tension generated by the appearance of charges in the interior of the wire caused by the radial Hall effect. We conclude that this tension is several orders of magnitude smaller than the one necessary to break a metallic wire, see [AH99b] / Mestrado / Física / Mestre em Física

Submitted by Alex Sandro R?go (alex@ifpb.edu.br) on 2016-11-23T17:24:45Z No. of bitstreams: 1 PROJETO_DE_ANTENAS_BIOINSPIRADAS_EM_PLANTAS_PARA_SISTEMAS_DE_COMUNICA??O_SEM_FIO.pdf: 6507560 bytes, checksum: 57de3060e076cc595746eea440203154 (MD5) / Approved for entry into archive by Alex Sandro R?go (alex@ifpb.edu.br) on 2016-11-23T17:25:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PROJETO_DE_ANTENAS_BIOINSPIRADAS_EM_PLANTAS_PARA_SISTEMAS_DE_COMUNICA??O_SEM_FIO.pdf: 6507560 bytes, checksum: 57de3060e076cc595746eea440203154 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-23T17:25:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PROJETO_DE_ANTENAS_BIOINSPIRADAS_EM_PLANTAS_PARA_SISTEMAS_DE_COMUNICA??O_SEM_FIO.pdf: 6507560 bytes, checksum: 57de3060e076cc595746eea440203154 (MD5) Previous issue date: 2016-11-23 / As solu??es biologicamente inspiradas t?m despertado o interesse de pesquisadores para solu??es de problemas em v?rias tecnologias. A partir da inspira??o na natureza, observa??o do comportamento e fun??es realizadas pelos seres vivos (que usam os recursos naturais de forma sustent?vel e otimizada ao longo de milh?es de anos de evolu??o), v?rias institui??es de renome mundial t?m financiado centros de pesquisa para o desenvolvimento da engenharia biologicamente inspirada. Nos ?ltimos anos os conceitos bioinspirados tamb?m t?m sido usados em projetos de dispositivos de micro-ondas inovadores. A proposta desta pesquisa ? verificar o uso de geometrias bioinspiradas em plantas (folhas e flores) para o desenvolvimento de antenas tipo patch e monopolo impresso para aplica??o em sistemas de comunica??o de quarta gera??o e de banda ultralarga . As antenas s?o fabricadas com materiais de baixo custo: laminados de fibra de vidro e tecido jeans. As propriedades ressonantes e de irradia??o das antenas bioinspiradas propostas s?o caracterizadas atrav?s de an?lises num?ricas e experimentais. Os resultados obtidos s?o comparados com aqueles apresentados por antenas patch e monopolo impresso convencionais. Os softwares comerciais Ansoft DesignerTM e HFSS foram usados nas simula??es das antenas. Os resultados experimentais foram obtidos atrav?s de medi??o dos prot?tipos fabricados nos laborat?rios do Instituto Federal de Educa??o, Ci?ncia e Tecnologia da Para?ba, utilizando um analisador de redes vetorial, modelo N5230A-Agilent Technologies. Para as antenas tipo monopolo impresso, o uso da geometria bioinspirada possibilitou um projeto mais compacto com a redu??o das dimens?es das antenas.

[pt] É analisado o problema de difração de uma onda eletromagnética cilíndrica pela borda de um semi-cilindro parabólico. O problema é formulado em termos das funções de Weber do cilindro parabólico que são soluções da equação de onda em coordenadas cilindro-parabólicas. A solução é obtida com o auxílio da técnica de Wiener-Hopf que fornece, para os campos espalhados, um resultado em termos de uma equação integral. Obtém-se, então, as aproximações assintóticas destes resultados. Estas aproximações fornecem para regiões afastadas da fronteira de sombra uma solução em termos de ponto de sela isolado, e nas regiões próximas desta fronteira, uma solução em termos de ponto de sela próximo a um pólo. / [en] The work consider the analysis of the diffraction of a eletromagnetic cylindrical wave by the edge of a parabolic semi-cylinder. Weber functions are used to formulate the problem. The solution of this formulation is then obtained by the use of the Wiener-Hopf téchnique leading to an integral equation which is solved by assymptotic approximations.

Neste trabalho apresentamos resultados experimentais e teóricos do ruído de intensidade e de fase, e das correspondentes correlações, entre os campos de bombeio e sonda na transparência induzida eletromagneticamente. Experimentalmente, nessa condição, medimos excesso de ruído de intensidade em ambos feixes e correlação e anti-correlação de ruído de intensidade, mostrando claramente que elas dependem tanto da intensidade dos feixes, quanto da frequência de análise em que as medidas são realizadas. Utilizando uma varredura local do feixe sonda, observamos estruturas no espectro de ruído dos campos na transparência induzida e, a partir do ruído da soma e da diferença das intensidades dos feixes, vimos que nessa região há zonas com correlação e anti-correlação de intensidade, intercaladas. Estas estruturas dependem, novamente, da intensidade dos feixes e da frequência de análise. Ainda no campo experimental, com relação ao ruído de fase, medimos excesso de ruído nos nossos feixes e, pela primeira vez, medimos uma correlação desse ruído entre os feixes na condição de transparência induzida. Teoricamente, aprofundamos análises realizadas com um modelo em que átomos e campos são tratados quanticamente e, dadas as limitações constatadas, desenvolvemos um novo modelo semi-clássico. As novas previsões obtidas com esse modelo, em que os campos possuem fases difusivas, mostram um bom acordo qualitativo com os resultados experimentais. O excesso de ruído de intensidade dos feixes, observado na transparência induzida, se deve ao excesso de ruído de fase dos lasers, que é transferido ressonantemente pelos átomos para o ruído de intensidade. / In this work we present experimental and theoretical results of intensity and phase noise, and of the correspondent correlations, between pump and probe fields in electromagnetically induced transparency. Experimentally, in this condition, we measure intensity excess-noise in both beams as well as intensity correlations and anti-correlations, clearly showing that both are dependent on the fields intensities and on the analysis frequency. We also observed structures in the noise spectra of the fields in the induced transparency and that, in a single spectrum, there are zones with correlation and anti-correlation of intensity, interchanged. These structures are dependent, again, on the fields intensities and on the analysis frequency. We also measured excess phase noise in our beams and, for the first time, we measured a phase noise correlation between the beams in the condition of induced transparency. Theoretically, we further developed an analysis with a model in which the atoms and the fields are treated quantum-mechanically. Owing to limitations detected in the application of this model to our experimental situation, we developed a new semi-classical model, in which the fields present phase diffusion. The new predictions obtained show a good qualitative agreement with the experimental result features. The excess noise of intensity of the beams, in the electromagnetically induced transparency, is a result of the resonant transfer of the diode lasers excess phase noise into intensity noise by interaction with the atoms.

Por conta da liberação de uma nova faixa de espectro as aplicações que utilizam transmissão em banda ultralarga se expandiram. Por conta disso, várias formas de transmissão pulsada ganharam destaque. Contudo, o projeto e estudo de antenas até então era majoritariamente feito em banda estreita e regime permanente senoidal. Além disso, para transmissão pulsada, a resposta impulsiva da antena passa a ser mais necessária do que sua resposta em banda estreita. Por isso, o objetivo desse estudo foi explorar o que ocorre com pulsos estreitos se propagando em uma antena de forma a se obter uma aproximação da resposta impulsiva de antenas. Mais especificamente, foi obtido um modelo analítico que explicita a relação entre a geometria e o funcionamento da antena. Através do estudo da espiral equiangular foi possível encontrar o decaimento do pulso de corrente ao longo da linha como também o campo radiado de forma quantitativa. Tal resultado, assim como os procedimentos para sua obtenção, poderá ser utilizado para outras antena filamentares. / The applications for Ultra Wide Band have grown since the new regulation allowed the use of a new large frequency band. Since then, systems for pulsed transmission entered the spotlight. However, the antenna\'s project and study were in big part done in narrowband and sinusoidal steady-state. Besides, the impulse response is of much more interest for these systems than the frequency response. For this reason, the main goal of this work is to explore how current pulses propagate on the antenna to obtain an approximate impulse response. Moreover, an analytical model that unveils the relation between the antenna geometry and its current decay is presented. Through the study of the equiangular spiral it is possible to find the pulse decay as a function of the line length and the radiated field in a quantitative fashion. This result as well as the methods used to obtain it can be used for other antennas.

Em muitas simulações eletromagnéticas utilizando o método FDTD, é desejado que os campos radiados pelas estruturas em análise sejam transmitidos para fora do domínio computacional. Infelizmente isto não é possível de ser realizado através do método FDTD em sua forma original. Para resolver este problema, deve-se implementar, nas superfícies limítrofes dos domínios computacionais, condições especiais denominadas na literatura técnica de Condições de Fronteiras de Absorção, ou, em inglês, \"Absorbing Boundary Conditions\" (ABC´s). Essas Condições de Fronteiras de Absorção impedem que os campos radiados sejam refletidos nas superfícies limítrofes dos domínios computacionais, retornando para o interior do domínio e interferindo no resultado final das simulações. Não existe uma técnica de absorção ideal, ou seja, que elimine totalmente a reflexão. As técnicas atualmente existentes possuem vantagens e desvantagens, podendo ser mais ou menos eficientes, o que faz com que esse tema ainda seja motivo de extensivos estudos. O objetivo deste trabalho consiste no estudo, implementação e comparação de Condições de Fronteiras de Absorção e na indicação de uma possível melhoria nessa área. São realizadas simulações em domínios bidimensionais e tridimensionais para se determinar vantagens e desvantagens de cada técnica de absorção. A análise dos resultados das simulações está focalizada no grau de atenuação que as ABCs possuem e na carga computacional despendidas por elas. Este trabalho é concluído com simulações empregando as condições de fronteiras analisadas para três estruturas clássicas. As vantagens e desvantagens de cada ABC são apresentadas e uma melhoria proposta na técnica de Auto Teleportação de Campos, ou, em inglês, \"Self Teleportation of Fields\" é validada. As estruturas analisadas são uma microlinha de transmissão, um filtro planar e um cilindro metálico iluminado por uma onda plana uniforme. / In many electromagnetic computational simulations using the FDTD method, it is desired that the electromagnetic fields radiated by the structures under analysis can be transmitted outwards the computational domain. Unfortunately, this is impossible to be done by the FDTD method in its original form. To mitigate this problem, one must apply special conditions to the computational domain boundaries, known in the technical literature as Absorbing Boundary Conditions (ABCs) These Absorbing Boundaries Conditions prevent the radiated fields to be reflected by boundaries back into the computational domain. Without them, these fields would interfere with the final simulation results. However, there is no ideal technique that completely eliminates the reflections. The existing techniques have advantages and disadvantages, which make them more or less efficient, still making this subject a theme of extensive studies. This work is aimed at studying, implementing and comparing these Absorbing Boundary Conditions and at indicating a possible improvement in this field. Simulations in bi-dimensional and three-dimensional domains were made to evaluate advantages and disadvantages of each absorption technique. The analysis of the simulation results was focused in the attenuation degree of the ABCs and their computational burden. The work is concluded with simulations using the analyzed ABCs for three classic structures. The advantages and disadvantages of each ABC are presented and a proposed improvement on the \"Self Teleportation of Fields\" technique is validated. The analyzed structures are a microstrip line, a planar filter and a metallic cylinder illuminated by a uniform plane wave.

A ideia de realizar este trabalho surgiu durante do curso de pós-graduação, ministrado pelo Prof. M. Drigas, \"Tópicos especiais sobre máquinas elétricas\", realizado no 2º semestre de 1980 na EPUSP, onde foi observada a necessidade do conhecimento das distribuições de campos magnéticos em dispositivos eletromecânicos com o objetivo de se prever seu desempenho na fase de projeto. Nesta época, já havia sido apresentada a tese do Prof. Janiszewski, o primeiro trabalho, de nosso conhecimento realizado no Brasil nesta área, onde foi desenvolvida a técnica de resolução de problemas de Campos Magnéticos em Regime Estacionário, que, evidentemente, não pode ser aplicada na resolução de problemas onde a variável tempo está envolvida; baseado neste tese, em 1982 o Prof. Luiz Lebensztajn, reproduziu o trabalho do Dr. Janiszewski o qual foi aplicado para verificar a consistência dos resultados práticos na tese de Livre Docência do Prof.. Dr. Aurio Gilberto Falcone. As formulações mais frequentes do Método dos Elementos Finitos (MEF), publicada nos periódicos internacionais, são baseadas no Cálculo Variacional, onde o sistema de equações algébricas não linear resultante, é derivado a partir da obtenção do extremo de uma funcional que em algumas situações não pode ser obtida, limitando assim sua aplicação. Em decorrência deste fato, o primeiro objetivo deste trabalho foi organizar os procedimentos para obtenção do sistema de equações de MEF aplicado à resolução de problemas de campo descritos por equações diferenciais não lineares, sem a necessidade. Algumas contribuições interessantes são encontradas no Capítulo II, referente à formulação do MEF para problemas de campo descrito por operadores diferenciais não auto-adjuntos.No Capítulo III são apresentadas as técnicas de montagem das matrizes, bem como aquelas de introdução das condições de contorno, originárias deste método, que muito embora sejam técnicas de aplicação corriqueiras, ajudarão em muito o pesquisador iniciante nesta área, sem a necessidade de recorrer a outro texto. No Capítulo VI são apresentadas as formulações necessárias para a solução de problemas de campos eletromagnéticos estáticos, para elementos de quatro lados retos (e curvos) assim como a técnica utilizada na obtenção da relutividade em meios não lineares. No Capítulo V são tratados os problemas de campo, onde a variável tempo está envolvida, permitindo assim a resolução de uma série enorme de problemas referentes aos campos de natureza eletromagnética, tais como os fenômenos transitórios e o Regime Permanente Senoidal. Os aspectos computacionais ligados ao trabalho estão expostos no Capítulo VI, onde são apresentadas as rotinas de resolução do sistema de equações resultante adaptadas às particularidades do problema, e as rotinas de integração numérica de problemas descrito por equações diferenciais dependentes do tempo de primeira e segunda ordem. Algumas técnicas apresentadas nestes Capítulos, são aplicadas espe3cificamente para a obtenção da distribuição de campo magnético no Capitulo VII deste trabalho, com o objetivo de analisar o desempenho de um transformador em regime transitório, onde é confirmada a consistência do método. / The idea of making this work came during a graduation course, \" Special topics on electric machines\", lectured by Prof. Dr. M. Drigas during the 2nd semester of 1980 at EPUSP, when the need of knowing the distribution of magnetic fields in electromechanics devices was notices, in order to foresse its performance during design. At that time, the first work about this subject realized made in Brazil was presented in prof. Janiszewski\'s thesis, where a technique was developed to solve Steady-State Magnetic Fields. However, it is clear that when the time variable is considered, this technique cannot be applied. The usual formulations of the Finite Element Method, published in international journals, was based on Variational Calculations, where the resulting non-linear algebraic equations system is derived from the extreme of a functional, which sometimes cannot be obtained, limiting in this way its application. Consequently, the first aim of this work is to organize procedures to obtain the Finite Method equations system, in order solve non-linear differential equations of fields, without the need of a previous functional for the problem. In Chapter II, one will find some interesting contributions referred to the Finite Element Method formulation, in the description of field problems by the use of non self-adjacent differentials operations.Matrix building techniques are presented in Chapter III, as well as the introduction of boundary conditions in this method. In spite of being an ordinary technique, it will help the beginners a lot, eliminating the need of other sources. Chapter IV presents the necessary formulations, which solve static electromagnetic fields for elements of four square (and curved) sides, and the technique used in the determination of non-linear media reluctivity. In Chapter V, the time variable of electromagnetic fields is treated, making possible the solution of problems of this nature, such as transient phenomena and sinusoidal steady-state. Computer aspects of the work are shown in Chapter VI, presenting resolution routines of the equation system fitted to the problem, and numeric integration routines described by first and second order differential equations, which depend on the time. Some techniques showed in those previous Chapters are specifically used in Chapter VII to obtain the magnetic field distribution, which analyses transformer performance during transients. The coherence of the method is also confirmed.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). / Neste trabalho estudamos escoamentos parabólicos e elípticos de fluidos magnéticos a partir de simulações numéricas, utilizando o problema da camada limite laminar sobre placa plana e o problema de convecção termomagnética dentro de uma cavidade delgada como estudos de caso. Em cada caso, investigamos diferentes aspectos relativos a interação entre os campos das variáveis eletromagnéticas e hidrodinâmicas dos problemas abordados. No problema da camada limite, exploramos os efeitos do acoplamento entre o campo de vorticidade e magnetização. Inicialmente, atacamos o problema de maneira heurística via análise de escalas, com o objetivo de estimar a ordem de magnitude de cada termo presente nas equações governantes e simplificar o sistema de equações. As equações da camada limite e da magnetização são resolvidas numericamente a partir do método das diferenças finitas, utilizando um esquema de discretização apropriado para solução de problemas parabólicos do tipo Crank-Nicolson. Por fim, estudamos a influência dos parâmetros adimensionais sobre a força total exercida sobre a parede e sobre a espessura da camada limite, comparado os resultados numéricos com uma solução assintótica. No problema de convecção termomagnética interna, investigamos o processo convectivo induzido pela estratificação do campo de magnetização em função da distribuição de temperatura. Para solução numérica do sistema de equações, utilizamos uma formulação de acoplamento pressão-velocidade baseada no método de projeções de segunda ordem no tempo. As soluções encontradas são comparadas com benchmarks disponíveis na literatura e com resultados anteriores obtidos pelo grupo. Analisamos os efeitos das condições de contorno magnéticas sobre o número de Nusselt local e global para diferentes combinações entre números de Prandtl e Rayleigh. / In this work we study the parabolic and elliptical flows of magnetic fluids via numerical simulations, using the laminar boundary layer on flat plate and the problem of thermomagnetic convection inside a thin cavity as case studies. In each case, we investigate different aspects related to the dynamics of magnetic fluids. In the boundary layer problem, we explore the coupling effects between the vortex field and the magnetization field. We first tackle the problem heuristically via scaling analysis, in order to estimate the order of magnitude of each term present in the governing equations and to simplify the system of equations. The boundary layer and magnetization equations are solved numerically from the finite difference method using an appropriate Crank-Nicolson discretization scheme to solve parabolic problems. Finally, we study the influence of the dimensionless parameters on the total force exerted on the wall and on the thickness of the boundary layer, comparing the numerical results with an asymptotic solution. In the internal thermomagnetic convection problem, we investigated the convective process induced by the stratification of the magnetization field as a function of the temperature distribution. For the numerical solution of the system of equations, we use a pressurevelocity coupling formulation based on a second order projection method. The solutions found are compared with benchmarks available in the literature and with previous results obtained by the group. We analyzed the effects of magnetic boundary conditions on local and global Nusselt numbers for different combinations of Prandtl, Rayleigh numbers and aspect ratios.