| Código |
15262
|
| Ano |
1
|
| Semestre |
S1
|
| Créditos ECTS |
6
|
| Carga Horária |
T(30H)/TP(30H)
|
| Área Científica |
Mecânica e Termodinâmica
|
|
Tipo de ensino |
Presencial.
|
|
Estágios |
Não há.
|
|
Objectivos de Aprendizagem |
1. Compreensão e Aplicação de Métodos Numéricos: Ensinar o método dos volumes finitos para resolver computacionalmente problemas de mecânica dos fluidos, mecânica dos sólidos, e transferência de calor e massa.
2. Programação: Desenvolver competências de programação em Fortran (ou Matlab), para simulação de problemas de engenharia.
3. Simulação e Análise de Problemas Eletromagnéticos: Introduzir a utilização de um código comercial de elementos finitos (FEMM) para problemas de eletrostática e eletromagnetismo.
4. Interpretação Matemática e Física: Compreender a matemática de fenômenos físicos, as equações diferenciais parciais que os regem, e os métodos de discretização associados.
5. Desenvolvimento Prático: Implementar simulação numérica e escrever um relatório técnico, combinando a resolução de problemas práticos.
6. Aplicação de Métodos de Elementos Finitos: Resolver problemas eletromecânicos usando software comercial e aplicando-o a problemas reais de engenharia.
|
|
Conteúdos programáticos |
Parte I: Método dos Volumes Finitos
1. Introdução: Contextualização do método dos volumes finitos na simulação computacional.
2. Descrição Matemática dos Fenômenos Físicos: Revisão das equações diferenciais em mecânica dos fluidos, sólidos, transferência de calor e massa.
3. Discretização e Bases do Método: Introdução ao conceito de discretização de equações diferenciais e às regras gerais.
4. Equação de Difusão: Discretização e resolução numérica da equação de difusão.
5. Tratamento da Convecção: Análise e implementação de esquemas convectivos e suas problemáticas.
6. Cálculo do Campo de Velocidade: Algoritmo SIMPLE para a resolução das equações de movimento dos fluidos e correção de pressão.
Parte II: Eletromagnetismo e Método dos Elementos Finitos
1. Introdução ao Método: Aplicação na resolução das equações de Maxwell.
2. Dimensionamento de Dispositivos Eletromagnéticos: Utilização do software FEMM (Finite Element Method Magnetics) para o simulação de dispositivos eletromagnéticos.
|
|
Metodologias de Ensino e Critérios de Avaliação |
O ensino faz-se, na Parte I da UC, de forma clássica, seguindo um método expositivo acompanhado por sessões práticas. Há 4 h de contacto por semana, divididas em duas aulas: uma teórica (2h) e uma prática (2h). A teoria e os conceitos gerais são dados na aula teórica, à taxa de 1 Secção do programa por semana (excepto a Sec 3 que necessita 3 semanas). A programação em FORTRAN é introduzida na aula prática, com aplicação imediata a problemas com interesse em engenharia. Após o término das aulas teóricas, o aluno começa a trabalhar na resolução do problema que escolheu e que constituirá a parte preponderante da avaliação. No fim do semestre há um módulo de 3 semanas dedicado à Parte II do programa (electromagnetismo) que segue um método teórico/prático.
Nesta UC não há exame. A avaliação compreende a realização de 1 trabalho final, envolvendo programação e escrita de relatório (70% nota final), um trabalho aplicado da parte de electromagnetismo (20%) e actividade ao longo semestre (10%).
|
|
Bibliografia principal |
- “Mecânica Computacional - Notas Didáticas”, P.J. Oliveira, Reprografia da UBI, 2001, págs. 164.
-“An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method”, . K. Versteeg, Weeratunge Malalasekera, Pearson Education, 2007
-“Numerical Heat Transfer and Fluid Flow”, S. V. Patankar, Hemisphere Pub, 1980.
-“Computational Methods for Fluid Dynamics”, J.H. Ferziger e M. Peric, Springer Verlag, 2 Ed, 2002.
- FEMM- Manual and Tutorials.
- “Análise de campos eletromagnéticos por elementos finitos”, “Diapositivos de apoio às aulas, D.S.B. Fonseca.
- “The finite element method in elctromagnetics“, J. Jin ; John Wiley & Sons, 1993.
- “An introduction to the finite element method”, J. N. Reddy ; McGraw-Hill, 1993.
|
| Língua |
Português
|