Tratamento de singularidades em estruturas condutoras para o método FETD
Resumo
Resumo: Nas proximidades de bordas ou extremidades de objetos metálicos e ao redor de fios condutores, os campos eletromagnéticos variam intensamente. A ocorrência de tais singularidades dos campos tem motivado muitas pesquisas científicas nos ramos do cálculo numérico aplicado à engenharia elétrica. Uma das ferramentas mais eficientes e precisas para a simulação de problemas de eletromagnetismo tem sido o método FETD (Elementos Finitos no Domínio do Tempo). Para a aproximação matemática do campo elétrico, este método emprega funções de base associadas à discretização espacial do domínio computacional, tais como funções de aresta e de face dos elementos tetraédricos. Mais amplamente têm sido utilizados os elementos de aresta baseados nas formas de Whitney. Estas funções vetoriais se caracterizam por serem solenoidais, com o divergente nulo, e são apropriadas para a modelagem de fenômenos associados à eletrodinâmica. Nas simulações de fenômenos que envolvem campos singulares, entretanto, nos quais os campos são predominantemente irrotacionais, a precisão dos resultados obtidos com o método dos elementos finitos convencional é limitada. Com a finalidade de se aprimorar o método FETD no tratamento das singularidades presentes em estruturas condutoras, foi desenvolvida a técnica de composição de funções de base. Este método consiste na aplicação combinada de funções dos tipos solenoidal e irrotacional. Para comprovar a eficiência da técnica proposta, e qual a melhor modalidade de aplicação, foram realizados diversos experimentos numéricos com linhas de transmissão. Nestas simulações foram avaliadas a impedância característica e a freqüência de ressonância das linhas. Os resultados obtidos mostram que para a primeira grandeza, a aplicação do método sempre reduz os erros, e para a segunda também ocorre uma redução dos erros mas que depende da modalidade de aplicação da técnica
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