Estudo do comportamento de ondas eletromagnéticas interagindo com obstáculos dielétricos cilíndricos, utilizando o método das diferenças finitas no domínio do tempo

Muitos estudos e desenvolvimentos em dielétricos que melhor suportem, a um custo mínimo, as ações dos compos eletromagnéticos em equipamentos de redes elétricas são realizados, bem como análises sobre o desempenho de sistemas e aparelhos de telecomunicações, para manter a continuidade de operação. As simulações computacionais tornam possíveis estudos e verificações de eventuais modificações nas características elétricas, magnéticas e geométricas dos equipamentos e aparelhos numa "realidade" virtual, otimizando e definindo aplicações aos melhores usos, reduzindo o número de ensaios reais, onerosos e muitas vezes destrutivos sobre os protótipos. Os objetivos deste trabalho consistem na simulação de ondas planas eletromagnéticas atingindo obstáculos dielétricos cilíndricos, empregando o Método das Diferenças Finitas do Tempo (FDTD), observando o fenômeno ondulatório tanto sob o ponto de vista físico como numérico. As equações de Marwell, empregadas no FDTD. Constituem a base da simulação dos fenômenos em estudo. A intensidade de campo elétrico e a sua densidade de fluxo são normalizados para simplificar as fomulações eletromagnéticas, auxiliando no desenvolvimento das expressões numéricas. Um pulso unidirecional que distriu seus efeitos pelo espaço do problema, modela a onda plano incidente. Este trabalho constitui-se em um ponto de partida ao desenvolvimento de estudos mais avançados em análises no domínio do tempo, observando ondas eletromagnéticas interagindo com objetos dielétricos, bem como contribui com o desenvolvimento de ferramentas computacionais versáteis e eficientes, úteis aos profissionais do meio acadêmico e do setor elétrico, em aplicações as mais variadas

Resumo (inglês)

A lot of studies and developments on the dielectrics that best withstand, at a minimum cost the actions of the electromagnetic fields on electric networks' equipments are carried out, as well the analysis on the performance of the telecommunications and apparatus system, to maintain the operation continuity. The simulation leads to studies and modifications of the electric, magnetic and geometric atributes of the equipments and apparatus, optimizing and defining the applications to the best uses, reducing the number of highly anerous and many times destructive, tests on prototypes. This work simulates a propagation of electromagnetic plane waves impinging on a dielectric obstacle with cylindrical symmetry, by the Finite Differences. Time Domain Method (FDTD), emphasizing both aspects, physical and numerical. The Maxwell's equations leads to the expressions employed in the FDTD method, and simulate the phenomena under study. The electric field intensity and its flux density are normalized in order to simplify the electromagnetic formulations, aiding the development of the numerical expressions. A unidirectional pulse that distributes its effect in the problem space models the incident plano wave. This work constitutes a start point for more advanced studies development in the time domain analysis observing electromagnetic waves interacting with dielectric objects, as it contributes to the development of efficient computational tools, useful to both the academicals and electrical professionals, in the applications, the most variable