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PROJETO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA
1 – Identificação do Projeto:
Título: "Eletromagnetismo Computacional Aplicado à Engenharia de Reservatórios"
Coordenador: Professor Domingos Sávio das Virgens Alves
2 – Introdução:
A computação científica é considerada como o terceiro modo de fazer ciência, complementando a experimentação e a teoria. Trata-se do campo de estudo interessado em modelagem matemática e técnicas de solução numérica para resolver problemas científicos e de engenharia, usando computadores.
Programas para aplicação em computação científica modelam o mundo real. Tais programas criam uma estrutura lógica na memória do computador, onde cada item corresponde a uma área no espaço e contém informações sobre as propriedades relevantes para o modelo. O programa calcula o próximo estado provável com base no estado atual, seguindo uma marcha temporal, resolvendo equações que descrevem como o sistema funciona.
Eletromagnetismo computacional é a área da engenharia eletromagnética de pesquisa das soluções numéricas das equações de Maxwell no domínio do tempo ou no domínio espectral, observando condições de fronteira e restrições. O projeto auxiliado por computador de um dispositivo ou sistema eletromagnético diminui o custo e o tempo de construção e teste de protótipos.
O capacitor Terra-Ionosfera é uma cavidade ressonante para ondas eletromagnéticas de frequência extremamente baixa, ELF, que penetram por quilômetros na crosta terrestre, sendo usadas na detecção e diagnóstico de reservatórios de petróleo.
3 – Justificativa:
A simulação é usada por físicos, químicos e engenheiros para predizer o comportamento de um produto, processo ou material em determinadas condições assumidas ou aferidas. A importância das técnicas de simulação tem aumentado muito e podem-se citar várias razões para tal fato. Os custos do desenvolvimento de novos produtos são altos. Um modo de minimizar o risco de se encontrar casos de desempenho insatisfatório é coletar um grande volume de informações do comportamento do produto sob as mais diversas condições operacionais.
A capacidade computacional vem aumentando rapidamente ao longo dos últimos anos, ao mesmo tempo, os algoritmos de solução continuam a ser desenvolvidos, com acurácia e desempenho cada vez melhores. Deste modo, as simulações tendem a ser cada vez mais realísticas, com a inclusão de modelos mais abrangentes e uma maior resolução espacial do domínio de cálculo.
4 – Objetivos:
Os objetivos deste trabalho consistem em desenvolver programas em MATLAB, primeiramente em duas dimensões, para simular o espalhamento eletromagnético na sub superfície devido a uma fonte ELF impulsiva. Programas sequenciais em duas dimensões, considerando a plataforma continental. Simulação da detecção das ressonâncias de Schumann para prospecção e diagnóstico de reservatórios.
5 – Metodologia:
O Método das Diferenças Finitas no Domínio do Tempo, FDTD, será usado para discretizar e solucionar numericamente as equações rotacionais de Maxwell.
Os programas sequenciais serão feitos com o MATLAB em três etapas de seis meses.
6 – Metas:
1-Ofertar um curso básico de MATLAB para candidatos ao projeto de iniciação científica e demais interessados em conhecer programação vetorial;
2-Abordar a teoria eletromagnética;
3-Aplicar o método FDTD;
4-Desenvolver o programa em duas dimensões para espalhamento ELF;
5-Desenvolver o programa em duas dimensões;
6-Desenvolver o programa em duas dimensões para Schumann;
7-Apresentação do relatório final de cada uma das etapas 4,5 e 6;
8-Apresentar artigo com os resultados finais no congresso interinstitucional de iniciação científica ou no congresso brasileiro de ensino de engenharia.
7 – Bibliografia:
[1]Allen Taflove and Susan C Hagness. Computational Electrodynamics – The FDTD Method. Artech House 2005.
[2]Dennis M Sullivan. Electromagnetic Simulation Using the FDTD Method. IEEE Press 2000.
[3]Umran S. Inan and Robert A. Marshall. Numerical Electromagnetics – The FDTD Method. Cambridge Univertiry Press 2011.
8 – Cronograma de Atividades
1 – Curso básico de MATLAB 06/2016
2 – Teoria eletromagnética 07/2016
3 – Método FDTD 08/2016
4 – Programa 2D – Espalhamento 09-10/2016
5 – Relatório final da etapa 4 11-12/2016
6 – Programa 2D – Plataforma 01-04/2017
7 – Relatório final da etapa 6 05-06/2017
8 – Programa 2D – Schumann 07-10/2017
9 – Relatório final da etapa 8 11-12/2017
10- Apresentar artigo no CIIC ou COBENGE 2017 e 2018