Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-17T09:51:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T01:09:44Z : No. of bitstreams: 1 149233.pdf: 1739402 bytes, checksum: f231a54ad17e1f48b42c9c54f341aefa (MD5) / O método de modelagem numérica denominado TLM (Transmission Linc Modeling) aplicado à análise de problemas bidimensionais, é o principal assunto deste trabalho. Inicialmente, mostra-se os conceitos da teoria de linhas de transmissão e o princípio de Huygens, pois eles são a base para o desenvolvimento do método TLM. A seguir, os princípios do método de Modelagem por Linhas de Transmissão em Duas Dimensões (TLM-2D) são apresentados. Finalmente, um conjunto de aplicações em microondas é desenvolvido, utilizando-se códigos computacionais baseados no TLM-2D e escritos em ForTran 90, a fim de validar o estudo. Abstract : The numerical modeling method, called 2D - TLM (Bidimensional Transmission Line Modeling) applied to the analysis of 2D electromagnetics problems, is the main topics of this work. Initially, the concepts of the Transmission - Line Theory and Huygens principle are presented, because they are the basis of the development of TLM method. The principles of 2D Transmission - Line Modeling method are presented. Finally, a set of microwave applications is developed, using computacional codes based on 2D - TLM and written in ForTran - 90, in order to validate the study.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:50:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 323502.pdf: 3970340 bytes, checksum: 265fd164c272384c43c6a3899db0789f (MD5) Previous issue date: 2013 / O objetivo geral deste trabalho é demonstrar a viabilidade de aplicação numérica do modelo físico de Huygens na descrição de ondas acústicas. Uma ampla revisão bibliográfica sobre o assunto foi realizada, incluindo trabalhos na área de Eletromagnetismo, contexto em que a primeira versão discretizada do modelo de Huygens foi proposta, utilizando a consolidada teoria de linhas de transmissão. Entretanto, ainda que o método tenha se desenvolvido consideravelmente em seu contexto original, percebe-se que as aplicações na solução de problemas em Acústica ainda são escassas. Inicialmente, dedica-se um capítulo para discorrer sobre os fundamentos da modelagem numérica, expondo as razões principais que levaram a escolha do tema do trabalho. Posteriormente, alguns tópicos fundamentais relacionados à teoria de processamento de sinal e auralização foram incluídos. A seguir é apresentada a abordagem teórica pioneira do método numérico, concebida a partir do modelo de Huygens, denominada de Método de Matrizes de Linha de Transmissão (TLM). Neste ponto, buscou-se revisar as analogias tradicionalmente estabelecidas com a teoria Acústica. Posteriormente, demonstram-se os aspectos teóricos de uma nova abordagem energética mecanicista para o modelo, denominada de Modelagem Discreta de Huygens (DHM). Em um passo seguinte, foram realizadas comparações conceituais entre a Modelagem Discreta de Huygens e outros métodos numéricos tradicionais, como o método de Volumes Finitos e também aqueles que utilizam como base a equação da onda, tais como Diferenças Finitas (FDM) e Elementos Finitos (FEM). Por último, apresenta-se uma série de resultados utilizando o conjunto de algoritmos desenvolvidos ao longo deste trabalho. Destacam-se as análises comparativas entre os tempos de simulação obtidos pelos métodos FEM e DHM para três cavidades distintas. Resultados relevantes também foram obtidos utilizando uma metodologia diferenciada para representação do coeficiente de reflexão de materiais de absorção no domínio do tempo, a partir de dados de impedância no domínio da frequência. Buscou-se estabelecer a comparação dos resultados obtidos, com modelos elaborados em FEM, assim como através de modelos analíticos consolidados, visando a confirmação das evidências iniciais quanto à potencialidade do método. <br> / Abstract : The main idea of this work is to show the feasibility of applying the Huygens' physical model for the numerical description of acoustic wave propagation. A extensive literature review on the subject was performed, including some work in the field of electromagnetism, using the consolidated theory of transmission lines. Although the method has been considerably developed in their original area, applications in solving acoustic problems are still quite scarce. A chapter was dedicated to discuss the fundamentals of numerical modeling, explaining the reasons that led to the choice made for this work. Fundamental topics related to signal processing and auralization were also included. In the following, the pioneering numerical approach based on the Huygens' physical model is presented, called Transmission Line Matrix, seeking to make analogies with the acoustics theory. Subsequently, it was shown the theoretical aspects of the energetical approach to the Huygens' model, called Discrete Huygens' Modeling. In a next step, comparisons were made among the concepts of this approach and other numerical methods that apply the wave equation as the fundamental model, such as finite difference and finite element. Following, results were presented using an algorithm developed as consequence of this work, in order to solve acoustic cavities of different sizes, and then compare with results obtained from numerical models simulated using finite element and analytical models. In the Annex, some data already published by different authors for acoustical problems were considered in order to emphasize the range of applications and the quality of results.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pós-Graduação em Educação Científica e Tecnológica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T09:11:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 280245.pdf: 1612359 bytes, checksum: 1b3de2f576a2b4cb937a97d23262e13a (MD5) / A presente pesquisa de Tese explora os potenciais didáticos do contexto histórico de Huygens para a educação científica. Na física escolar, as contribuições científicas de Christiaan Huygens (século XVII) expressam um exemplo de reconstrução didática dos fatos históricos. Esta abordagem resignifica as idéias deste cientista em termos de uma interpretação ondulatória atual. Ao Princípio de Huygens, agrega-se a idéia de superposição de ondas, em um modelo de ondas periódicas, por oposição à versão originalmente proposta em seu Tratado da Luz. de 1690. A fim de evidenciar uma possível intencionalidade didática nas reconstruções históricas do Princípio de Huygens, na física escolar, analisamos alguns livros didáticos do ensino superior. Com base nesse exemplo de resignificação didática, discorremos sobre os obstáculos presentes na transposição didática de episódios históricos ao contexto educativo. Isso porque, os documentos históricos, produzidos pelos historiadores, do mesmo modo que os textos originais dos cientistas, não podem, simplesmente, lançarem-se na ciência escolar. O que torna imprescindível delinear uma intencionalidade didática inequívoca do conteúdo histórico (do conteúdo de ensino) quando se pensa em sua transposição para a realidade educativa. Exploramos, assim, as possíveis faces da intencionalidade didática, presente na transposição didática tradicional, que descontextualiza, dessincretiza e despersonaliza, de modo dogmático, os fatos históricos da ciência. Esta análise mostrou a insuficiência do modelo freqüentemente dedicado à abordagem da física escolar. Por não favorecer o processo de conceitualização escolar que se caracteriza por um movimento contínuo e gradativo de significação e resignificação de conceitos, conforme delineado por estudos da psicologia cognitiva. Transpomos esta análise ao caso de Huygens. Exploramos, assim, a fragilidade da distorção histórica do modelo desse cientista para uma aprendizagem efetiva dos conceitos físicos presentes nos fenômenos ondulatórios. Em particular, porque essa abordagem é insuficiente para problematizar os equívocos dos estudantes quanto ao papel do meio na propagação das ondas mecânicas e suas idéias confusas de superposição de ondas. Expomos, então, como contribuição original da pesquisa uma estratégia didática que apresenta os potenciais didáticos do modelo de ondas mecânicas genuinamente proposto por Huygens.