Modelagem numérica de propagação de ondas em gases rarefeitos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2009
Autor(a) principal: Kalempa, Denize
Orientador(a): Sharipov, Felix, 1959-
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Dinamica dos gases rarefeitos
Ondas de radio - Propagação
Física
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1884/18264
Resumo: Inclui apêndices
id UFPR_8998b44a77e3c88ad9654043dc6992e7
oai_identifier_str oai:acervodigital.ufpr.br:1884/18264
network_acronym_str UFPR
network_name_str Repositório Institucional da UFPR
repository_id_str
spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em FísicaSharipov, Felix, 1959-Kalempa, Denize2025-05-19T17:50:55Z2025-05-19T17:50:55Z2009https://hdl.handle.net/1884/18264Inclui apêndicesOrientador: Felix SharipovTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 17/02/2009Inclui bibliografiaResumo: Atualmente o estudo e simulação da propagação de ondas em gases rarefeitos possui grande interesse principalmente devido ao desenvolvimento dos revolucionários microsistemas eletrônicos e mecânicos (MEMS, Micro-Electro-Mechanical Systems) com partes móveis que podem oscilar. Nesses microsistemas, dependendo da rarefação do gás e da frequência de oscilação das partes móveis, a hipótese de meio contínuo sob a qual está fundamentada as equações da Mecânica dos Meios Contínuos não é válida e, consequentemente, uma descrição a nível microscópico é necessária. Os métodos de Dinâmica de Gases Rarefeitos são capazes de descrever corretamente o comportamento de um gás em regimes arbitrários de rarefação e oscilação pois são baseados nos conceitos da teoria cinética dos gases, cujo objetivo é determinar quantidades macroscópicas em função de grandezas microscópicas, e na equação de Boltzmann. O presente trabalho de tese de doutorado tem por objetivo resolver numericamente alguns problemas envolvendo a propagação de ondas em gases rarefeitos devido à influência de superfícies oscilatórias. A oscilação é assumida como totalmente estabelecida de modo que a dependência temporal é harmônica. Também é assumido que a amplitude da velocidade da oscilação é muito pequena em comparação com a velocidade molecular mais provável de modo que o problema pode ser linearizado nas proximidades do estado de equilíbrio. Devido à grande dificuldade em resolver a equação de Boltzmann na forma exata, a solução dos problemas é baseada em modelos cinéticos para a equação não-estacionária de Boltzmann. Dois métodos numéricos diferentes são utilizados: método de velocidades discretas e método dos momentos integrais. A influência da interação gás-superfície é analisada com base no núcleo de espalhamento de Cercignani-Lampis. As características macroscópicas do gás tais como velocidade hidrodinâmica, desvios de densidade e temperatura, etc, são determinadas num amplo intervalo de número de Knudsen e razão entre as frequências das colisões moleculares e da oscilação. Alguns resultados são comparados com dados experimentais encontrados na literatura e também com soluções analíticas obtidas em alguns regimes de rarefação do gás e frequência de oscilação do sistema em estudo.Abstract: Nowadays, the study and numerical simulation of non-stationary processes in rarefied gases is very important for the development and improvement of new technologies such as the revolu tionary MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) with movable parts which can oscillate and disturb the equilibrium state of the gas in its surroundings. In this kind of system, depending on the gas rarefaction and oscillation frequency, the continuum assumption is not valid and, conse quently, the gas flow must be described by using a microscopic approach rather than the equations of continuum mechanics. The methods of Rarefied Gas Dynamics are efficient in describing the gas flow at arbitrary conditions of gas rarefaction and oscillation frequency since they are based on concepts of kinetic theory of gases and the Boltzmann equation. The aim of the present doctoral thesis work is to investigate some non-stationary problems of current interest consisting on gas f low caused by the influence of oscillatory surfaces. It is assumed a fully established oscillation so that the temporal dependence is harmonic. Furthermore, it is assumed that the amplitude of the oscillation speed is very small in comparison with the most probable molecular velocity so that the problem can be linearized near the equilibrium state. Since the solution of the Boltzmann equation is still a very difficult task, the proposed problems are solved via kinetic models to the non-stationary Boltzmann equation. Two different numerical methods are employed: discrete ve locity method and integral moment method. The influence of the gas-surface interaction law on the solution of the problems is analized by using the Cercignani-Lampis scaterring kernel on the boundary conditions. The macrocharacteristics of the gas flow such as bulk velocity, temperature and density deviations, etc, are determined in a wide range of gas rarefaction (characterized by the Knudsen number) and ratio of intermolecular collision frequency to oscillation frequency. Some results are compared with experimental data obtained from the literature and also with analytical solutions obtained in some gas flow regimes.xii, 150f. : il., grafs., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalDinamica dos gases rarefeitosOndas de radio - PropagaçãoFísicaModelagem numérica de propagação de ondas em gases rarefeitosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALtese.pdfapplication/pdf2895777https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/18264/1/tese.pdf7db54e178af2632d975fd3700365f4fcMD51open accessTEXTtese.pdf.txtExtracted Texttext/plain336927https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/18264/2/tese.pdf.txte9cedeaa46fc80c18d80d6d976a8ad78MD52open accessTHUMBNAILtese.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1235https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/18264/3/tese.pdf.jpg532441c494433fbea66345f3181bce8dMD53open access1884/182642025-05-19 14:50:55.27open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/18264Repositório InstitucionalPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestinformacaodigital@ufpr.bropendoar:3082025-05-19T17:50:55Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Modelagem numérica de propagação de ondas em gases rarefeitos
title Modelagem numérica de propagação de ondas em gases rarefeitos
spellingShingle Modelagem numérica de propagação de ondas em gases rarefeitos
Kalempa, Denize
Dinamica dos gases rarefeitos
Ondas de radio - Propagação
Física
title_short Modelagem numérica de propagação de ondas em gases rarefeitos
title_full Modelagem numérica de propagação de ondas em gases rarefeitos
title_fullStr Modelagem numérica de propagação de ondas em gases rarefeitos
title_full_unstemmed Modelagem numérica de propagação de ondas em gases rarefeitos
title_sort Modelagem numérica de propagação de ondas em gases rarefeitos
author Kalempa, Denize
author_facet Kalempa, Denize
author_role author
dc.contributor.other.pt_BR.fl_str_mv Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Física
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Sharipov, Felix, 1959-
dc.contributor.author.fl_str_mv Kalempa, Denize
contributor_str_mv Sharipov, Felix, 1959-
dc.subject.por.fl_str_mv Dinamica dos gases rarefeitos
Ondas de radio - Propagação
Física
topic Dinamica dos gases rarefeitos
Ondas de radio - Propagação
Física
description Inclui apêndices
publishDate 2009
dc.date.issued.fl_str_mv 2009
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2025-05-19T17:50:55Z
dc.date.available.fl_str_mv 2025-05-19T17:50:55Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/1884/18264
url https://hdl.handle.net/1884/18264
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.pt_BR.fl_str_mv Disponível em formato digital
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv xii, 150f. : il., grafs., tabs.
application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFPR
instname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)
instacron:UFPR
instname_str Universidade Federal do Paraná (UFPR)
instacron_str UFPR
institution UFPR
reponame_str Repositório Institucional da UFPR
collection Repositório Institucional da UFPR
bitstream.url.fl_str_mv https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/18264/1/tese.pdf
https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/18264/2/tese.pdf.txt
https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/18264/3/tese.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv 7db54e178af2632d975fd3700365f4fc
e9cedeaa46fc80c18d80d6d976a8ad78
532441c494433fbea66345f3181bce8d
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)
repository.mail.fl_str_mv informacaodigital@ufpr.br
_version_ 1834476066902638592

Registros relacionados