Projecto Electromagneto-térmico Assistido por Computador

Conhecimentos de Base Recomendados

Electromagnetismo, MatemáticaComputacional, Álgebra Linear

Métodos de Ensino

A metodologia de ensino consiste num pequeno conjunto de seminários leccionados pelo docente para introdução dos temas fundamentais, complementados com trabalho de pesquisa por parte dos estudantes sobre estes temas fundamentais, com vista ao aprofundamento dos conhecimentos adquiridos, sendo apoiados nessa pesquisa por um conjunto de aulas de orientação tutorial.

Resultados de Aprendizagem

São estudados assuntos variados de aplicação prática muito importantes para o projecto, simulação e optimização de dispositivos electromagnéticos. Será abordada a aproximação computacional de campo em detrimento da análise circuital equivalente. Serão estudados os métodos numéricos de análise do campo electromagnético e térmico, como o método dos elementos finitos (EF), diferenças finitas (FD), diferenças finitas no domínio do tempo (FDTD), método dos momentos (MOM) entre outros. Serão apresentados os conceitos fundamentais para o desenvolvimento de pré-processadores gráficos e pós-processadores para o cálculo de grandezas e quantidades derivadas, tais como a fem, tensão, forças, binário, fluxo magnético, intensidade do campo eléctrico, intensidade do campo magnético, a partir da solução numérica do campo.

No final, o aluno deverá estar em condições para analisar e optimizar as partes dos sistemas que digam respeito à dissipação de calor e envolvam fenómenos electromagnéticos.

Estágio(s)

Não

Programa

Equações de Maxwell. Continuidade nas interfaces e de fronteira.

Métodos analíticos na solução das equações do campo electromagnético.

Equação Térmica.

Métodos numéricos. O método das diferenças finitas (FD e FDTD).

O método dos resíduos ponderados. O método de Gallerkin. O método dos momentos.

O método dos elementos finitos.

Campos estáticos lineares. Solução da equação de Poisson por elementos finitos e elementos de fronteira. Métodos iterativos na solução de sistemas de equações algébricas.

Saturação magnética. Métodos iterativos simples. O método de Newton–Raphson. Anisotropia. Modelação numérica de magnetes permanentes.

Campos variáveis no tempo. Campos electromagnéticos de baixa frequência. Efeito pelicular. Impedância superficial. Elementos finitos de ordem superior.

Modelação do circuito eléctrico exterior.

Pré e Pós-processadores. Cálculo de grandezas derivadas a partir da solução numérica do campo electromagnético. Cálculo de parâmetros eléctricos equivalentes. Perdas.

Métodos de Avaliação

Avaliação
Exame: 40.0%
Trabalho de síntese bibliográfica/trabalho de simulação computacional/trabalho experimental sobre um determinado tema no âmbito da unidade curricular: 60.0%

Bibliografia

D. Lowther e P. Silvester (1986), Computer Aided Design in Magnetics, Springer Verlag.

Jan Sykulski (1995), Computational Magnetics, Chapman & Hall.

Nathan Ida, João P. A. Bastos (1997), Electro-Magnetics and Calculation of Fields, Springer (2^nd ed).

J. P. Holman (2009), Heat Transfer, McGraw-Hill (10^th ed).

Sheppard J. Salon (1995), Finite Element Analysis of Electrical Machines, Kluwer.

M.V.K. Chari , Sheppard J. Salon (1999), Numerical Methods In Electromagnetism, Elsevier Science & Technology.