Orientador : Rosa, Marcio Antonio de Faria / Dissertação (Mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-04T01:35:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Freire_IgorLeite_M.pdf: 1064040 bytes, checksum: aafa647c57babf0ddfd807bddd5da8a8 (MD5) Previous issue date: 2004 / Mestrado / Matematica Aplicada / Mestre em Matemática Aplicada

Orientador: Leonardo de Souza Mendes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-24T05:09:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Venturini_FredericoPina_M.pdf: 3741789 bytes, checksum: 799bd673fdd878f0b75e06381064ce35 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Apresentamos neste trabalho a formulação do método das diferenças finitas no domínio do tempo (FDTD) para a análise das características de propagação de estruturas dielétricas planares bidimensionais (guia slab e acoplador direcional). Uma solução direta das equações de Maxwell dependentes do tempo é procurada, substituindo-se as derivadas parciais contidas nos operadores diferenciais por diferenças finitas. Para isso é necessário realizar inicialmente a discretização espacial e temporal do problema, em células e passos discretizados de tempo, respectivamente, obtendo-se as equações de diferenças finitas que simularão a propagação da onda desejada. A formulação foi desenvolvida para análise de materiais lineares não dispersivos. É feito inicialmente um estudo teórico das características das estruturas analisadas e do método FDTD, apresentando-se em seguida os resultados obtidos nas simulações realizadas / Abstract: In this a finite-difference time-domain method formulation to the analysis of propagation characteristics in bidimensional dielectric planar structures (slab waveguide and directional coupler) is presented. A direct solution of Maxwell¿s equations is searched, replacing the partial derivative enclosed in the differential operators by finite differences. To reach this solution it is necessary to discretize space and time, in the form of space cells and time steps, respectively, to obtain the finite difference equations that will simulate the wave propagation desired. The formulation was developed to analyze linear nondispersive materials. The theoretical aspects involved in the analysis of the structures and the FDTD method are initially discussed and then the results obtained in the simulations are presented. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

A magnetohidrodinâmica, ou simplesmente MHD, é um campo da ciência que estuda os movimentos de fluidos condutores submetidos a forças eletromagnéticas e une conceitos da fluidodinâmica e eletromagnetismo. Nos últimos anos, a MHD vem sendo aplicada em diversas áreas tecnológicas, desde a propulsão eletromagnética até dispositivos biológicos. Neste trabalho, são mostradas a construção e a operação de um dispositivo MHD, um canal retangular preenchido com um fluido eletrolítico conhecido como macrobomba, isento de partes mecânicas móveis. Os imãs geram um campo magnético externo e os eletrodos criam um campo elétrico, perpendicular ao escoamento, que move o fluido. O modelo MHD é calculado a partir das equações de Navier Stokes acopladas às equações de Maxwell para um fluido incompressível newtoniano. As forças eletromagnéticas que surgem resultam do produto vetorial da densidade de corrente e da densidade de fluxo magnético - essa é a força de Lorentz. Os resultados são apresentados em simulações 3D numéricas, assim como em dados experimentais. O objetivo é relacionar o campo magnético com o elétrico e com a quantidade de movimento produzida, e calcular a densidade de corrente e o perfil de pressão e de velocidade. Um perfil U e M de pressões e velocidades é esperado no experimento. Dados experimentais e computacionais são comparados para validação e posterior uso para futuros trabalhos. / Magnetohydrodynamics or simply (MHD) is a field of science that studies the movement of conductive fluids subjected to electromagnetic forces. Such a phenomenon brings together concepts of fluid dynamics and electromagnetism. Over the years, MHD has been encountered in a wide area of technological applications electromagnetic propulsion to biological devices. The present work didactically shows the construction (materials and equipment) and operation of an MHD device; a rectangular closed circuit filled with an electrolyte fluid, known as macro pumps, where a permanent magnet generates a magnetic field and electrodes generate the electric field, perpendicular to the flow, moving the fluid. The MHD model has been derived from the Navier-Stokes equation and coupled with the Maxwell equations for Newtonian incompressible fluid. Electric and magnetic components engaged in the test chamber assist in creating the propulsion of the electrolyte fluid. The electromagnetic forces that arise are due to the cross product between the vector density of current and the vector density of magnetic field applied. This is the Lorentz force. Results are present of 3D numerical MHD simulation for Newtonian fluid as well as experimental data. The goal is to relate the magnetic field with the electric field and the amounts of movement produced, and calculate de current density and fluid´s pressure and velocity. An u-shaped and m-shaped velocity and pressure profiles are expected in the experiment. Computational and experimental data are compared for validation and future analysis.

A magnetohidrodinâmica, ou simplesmente MHD, é um campo da ciência que estuda os movimentos de fluidos condutores submetidos a forças eletromagnéticas e une conceitos da fluidodinâmica e eletromagnetismo. Nos últimos anos, a MHD vem sendo aplicada em diversas áreas tecnológicas, desde a propulsão eletromagnética até dispositivos biológicos. Neste trabalho, são mostradas a construção e a operação de um dispositivo MHD, um canal retangular preenchido com um fluido eletrolítico conhecido como macrobomba, isento de partes mecânicas móveis. Os imãs geram um campo magnético externo e os eletrodos criam um campo elétrico, perpendicular ao escoamento, que move o fluido. O modelo MHD é calculado a partir das equações de Navier Stokes acopladas às equações de Maxwell para um fluido incompressível newtoniano. As forças eletromagnéticas que surgem resultam do produto vetorial da densidade de corrente e da densidade de fluxo magnético - essa é a força de Lorentz. Os resultados são apresentados em simulações 3D numéricas, assim como em dados experimentais. O objetivo é relacionar o campo magnético com o elétrico e com a quantidade de movimento produzida, e calcular a densidade de corrente e o perfil de pressão e de velocidade. Um perfil U e M de pressões e velocidades é esperado no experimento. Dados experimentais e computacionais são comparados para validação e posterior uso para futuros trabalhos. / Magnetohydrodynamics or simply (MHD) is a field of science that studies the movement of conductive fluids subjected to electromagnetic forces. Such a phenomenon brings together concepts of fluid dynamics and electromagnetism. Over the years, MHD has been encountered in a wide area of technological applications electromagnetic propulsion to biological devices. The present work didactically shows the construction (materials and equipment) and operation of an MHD device; a rectangular closed circuit filled with an electrolyte fluid, known as macro pumps, where a permanent magnet generates a magnetic field and electrodes generate the electric field, perpendicular to the flow, moving the fluid. The MHD model has been derived from the Navier-Stokes equation and coupled with the Maxwell equations for Newtonian incompressible fluid. Electric and magnetic components engaged in the test chamber assist in creating the propulsion of the electrolyte fluid. The electromagnetic forces that arise are due to the cross product between the vector density of current and the vector density of magnetic field applied. This is the Lorentz force. Results are present of 3D numerical MHD simulation for Newtonian fluid as well as experimental data. The goal is to relate the magnetic field with the electric field and the amounts of movement produced, and calculate de current density and fluid´s pressure and velocity. An u-shaped and m-shaped velocity and pressure profiles are expected in the experiment. Computational and experimental data are compared for validation and future analysis.

Medidas de Seção Reta Radar (RCS) permitem determinar a área efetiva equivalente de um alvo, quando iluminado por uma onda de radar. Em outras palavras, é a razão entre a energia de uma onda eletromagnética irradiada por um radar, incidente em um alvo, e a energia espalhada pelo mesmo. Esse espalhamento pode ser monoestático, quando as ondas eletromagnéticas refletidas pelo alvo são medidas na mesma direção da fonte emissora (radar), ou biestático, quando as ondas refletidas são detectadas em outras direções. O fenômeno de espalhamento de ondas eletromagnéticas permite obter informações importantes sobre o alvo, tais como sua geometria e suas dimensões físicas. Este trabalho apresenta o estudo de otimização de um sistema de medidas de RCS de alvos de geometrias complexas (mísseis), com o desenvolvimento de um circuito discriminador de ruídos interferentes e, também, o estudo de redução da RCS dos alvos complexos pela aplicação de Materiais Absorvedores de Radiação Eletromagnética (MARE). As medidas de RCS foram realizadas em campo fechado, na condição monoestática, utilizando uma câmara anecóica, na faixa de freqüências de 5 a 7 GHz (banda C) e de 8 a 12 GHz (banda X) e, também, na condição biestática, em ambiente aberto na banda X. O estudo da redução foi realizado pela aplicação de MARE à base de manta de silicone aditada com negro de fumo, desenvolvida na AMR/CTA. Resultados experimentais obtidos na caracterização de um setor de míssil nas bandas C e X, em câmara anecóica, mostram a complexidade envolvida na interpretação de diagramas de RCS de alvos complexos. O uso do circuito discriminador de ruídos, projetado e construído neste trabalho, melhora a resolução dos diagramas de RCS, com o aumento da sensibilidade das medidas de RCS em até 26 dB e da gama dinâmica de 25 dB para 50 dB. A aplicação de MARE no míssil promoveu uma redução de RCS de até 98%.

Este trabalho apresenta um estudo da caracterização eletromagnética, via medidas de permissividade elétrica, permeabilidade magnética e refletividade, na banda X, de Materiais Absorvedores de Radiação Eletromagnética (MARE), obtidos pelo uso de hexaferritas de CaNiTi e CaCoTi, com substituição de La e nanoferritas dos tipos espinélio (NiZn e NiCuZn) e hexagonal (BaNiTi, com substituição de La). As amostras foram caracterizadas por meio de medidas eletromagnéticas em guia de ondas na faixa de freqüências de 8,2 a 12,4 GHz. Os resultados obtidos mostram que os comportamentos eletromagnéticos das amostras de MARE processadas dependem de parâmetros como espessura das amostras, concentração, tamanhos das partículas e tipos de ferritas utilizados. MARE processados com as hexaferritas de Ca, com substituição de íons NiTi e La e CoTi e La, nas concentrações de 40 a 80 % em massa, apresentam bons valores de atenuação da onda incidente de até -30,7 dB e -25,3 dB (99,9 e 99,7% de absorção), respectivamente. As refletividades máximas obtidas para as amostras preparadas com a nanoferrita espinélio de NiCuZn e a nanohexaferrita de BaNiTi e La são de -30,2 dB (99,9% de absorção) e -21,1 dB (99,2% de absorção), respectivamente.

Atualmente, empregam-se ferramentas computacionais para o desenvolvimento de estruturas eletromagnéticas, com o objetivo de eliminar os altos custos de prototipagem e de ensaios de conformidade. Para se garantir a confiabilidade dos resultados gerados nas simulações computacionais, faz-se necessária a submissão de bancos de dados com as propriedades eletromagnéticas dos materiais empregados. O Grupo de Sistemas Eletromagnéticos (GSE) do CNPq/IEAv realiza pesquisas na área de aplicações de materiais cerâmicos eletromagnéticos em sensores aeroespaciais, em especial para transdutores de pulso de corrente, de presença de rádio frequência (RF) e magnetoelásticos. De acordo com a literatura, as ferritas de cobalto têm potencial para aplicações nesses três tipos de sensores. No entanto, não são encontrados dados suficientes que possam cumprir as exigências de projeto para os seus desenvolvimentos. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi o estudo da dispersão eletromagnética dessas cerâmicas. Foram confeccionadas amostras de ferrita de cobalto em três diferentes temperaturas de sinterização: 1100 C, 1200 C e 1300 C. Medidas de DRX dessas amostras confirmaram a presença da esperada estrutura espinélio inverso. Foram realizadas medidas de permeabilidade magnética ( ) e da permissividade elétrica ( ), na faixa de frequência de 50 MHz a 5 GHz. Foi possível determinar a influência da temperatura de sinterização nas frequências de relaxação das amostras, cujos valores encontrados foram 3,35 GHz, 2,51 GHz e 2,92 GHz, respectivamente. O valor de foi menor que 2, e o valor de foi menor que 13. As perdas magnéticas ( ) foram desprezíveis, e as perdas dielétricas ( ) atingiram 12,07. A curva de dispersão dielétrica das amostras apresentou um comportamento típico de resposta de relaxação de Debye. Também são apresentadas curvas de histerese e medidas de magnetostricção.

Em alguns processos industriais, como é o caso da indústria aeronáutica e da indústria de rodas e pistões, a geração de sucata em forma de cavacos de alumínio, provenientes do processo produtivo, pode chegar a 95% da matéria prima original, como é o caso da fabricação de algumas peças de uma aeronave. A reciclagem de sucatas na forma de cavacos tem se mostrado uma alternativa interessante, tanto do ponto de vista do gerador, que tem na venda de sobras de produção uma forma de reduzir seus custos, como do mercado reciclador, que tem nesses materiais o suprimento de matéria prima para seus processos. Para obter elevados índices de reciclagem é necessário conhecer as técnicas adequadas para lidar com esse tipo de sucata. Devido à sua baixa densidade, sucatas leves assim alimentadas irão flutuar no banho e dessa forma serão facilmente oxidadas por exposição à atmosfera do forno de fusão, reduzindo substancialmente o rendimento metalúrgico do processo. Uma das alternativas mais eficientes que vem sendo utilizada é a refusão desse material em fornos tipo side well com alimentação de sucata em poço de vórtice. Esse tipo de forno metalúrgico se utiliza de uma bomba eletromagnética para movimentar o banho formado na sua câmara principal, fazendo-o passar por um poço externo onde cria um vórtice de metal líquido por onde a sucata é alimentada. Por esse método, promove-se a rápida submersão da sucata a qual é então conduzida pela corrente de metal líquido circulante para a parte inferior do banho metálico formado no interior do forno. Dentro deste contexto, neste trabalho realizou-se o estudo, desenvolvimento e teste de um conjunto alimentador de sucata de alumínio pelo conceito de poço de vórtice, utilizando tecnologia totalmente nacional. Assim, a pesquisa incluiu o desenvolvimento e construção de uma bomba eletromagnética (BEM) e o dimensionamento e construção de um poço de alimentação no qual é formado um vórtice de metal líquido onde a sucata é alimentada.

Materiais absorvedores de radiação eletromagnética são constituídos por compostos que proporcionam significativas perdas de energia. Dentre eles pode-se citar as ferritas, cujas propriedades são dependentes de sua microestrutura a qual, por sua vez, depende das condições de processamento do material. Neste trabalho foi usado o método dos precursores poliméricos na síntese de ferritas de zinco e cobre, de composição geral MexFe3-xO4 (Me = Cu ou Zn e 0,001 x 0,50) e caracterização físico-química foi realizada para avaliar a aplicabilidade destes materiais como centros absorvedores de radiação eletromagnética. As análises por FT-IR e DRX mostraram a formação das ferritas, tendo-se observado que, para a ferrita de zinco, a fase majoritária encontrada foi a ZnFe2O4 (franklinita), enquanto que para a de cobre, a fase majoritária foi a -Fe2O3 (hematita), com menor formação da fase CuFe2O4 (ferrita de cobre). A elevação da temperatura de tratamento térmico aumentou o tamanho das partículas de todas as formulações de ferritas. A micrografia dos pós mostrou partículas muito pequenas em forma de aglomerados, especialmente devido à sinterização da fase hematita, presente em todas as amostras. Os pós de formulação Cu0,5Fe2,5O4 e Zn0,5Fe2,5O4 calcinados a 900C/3h também mostraram melhores resultados para a medida de refletividade, com valores máximos de atenuação da radiação de -2,42 dB (42,7%) e -2,48 dB (43,5%) em frequência de 8,2 GHz, para as ferritas de Cu e Zn respectivamente, e se apresentam como melhores candidatos a materiais absorvedores de radiação eletromagnética, possivelmente devido à maior cristalinidade do material associada ao menor tamanho das partículas obtidas. Além disso, observou-se que as amostras que apresentaram sinterização da hematita apresentaram maior tamanho de aglomerados associado à menor resposta nos ensaios de refletividade. Pode-se concluir, portanto, que a presença de hematita não inviabiliza o uso das ferritas como centros absorvedores de radiação eletromagnética, no entanto a densificação do material por sinterização da hematita deve ser evitada.