Título: ANÁLISE DA SIMULAÇÃO NÚMERICA DE CAMPOS ELETROMAGNÉTICOS EM GUIAS DE ONDA E CAVIDADES MICRO-ONDAS

Autoria de: Gabriel Franco Baldim

Orientação de: Irineu Petri Junior

Coorientação de: Paula Giarolla Silveira

Presidente da banca: Irineu Petri Junior

Primeiro membro da banca: Cristiane Alves Pereira

Segundo membro da banca: Suellen Mendonca Nascimento

Terceiro membro da banca: Paula Giarolla Silveira

Palavras-chaves: Zonas de Aquecimento, HFSS, M3, Equações de Maxwell, Simulação

Data da defesa: 20/04/2022

Semestre letivo da defesa: 2021-2

Data da versão final: 26/04/2022

Data da publicação: 26/04/2022

Referência: Baldim, G. F. ANÁLISE DA SIMULAÇÃO NÚMERICA DE CAMPOS ELETROMAGNÉTICOS EM GUIAS DE ONDA E CAVIDADES MICRO-ONDAS. 2022. 69 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.

Resumo: O forno de micro-ondas é um equipamento no qual o aquecimento ocorre devido à rotação dipolar e a polarização iônica gerada pelas ondas eletromagnéticas. Neste tipo de aquecimento, o tempo gasto é menor quando comparado ao aquecimento por outros mecanismos convencionais. E a análise da distribuição do campo eletromagnético em um forno micro-ondas é de suma importância, já que, este tipo de trabalho é pouco explorado na literatura. O estudo experimental demanda mais tempo e recursos em relação à simulação numérica. Assim, a utilização de ferramentas numéricas, é uma excelente opção, visto que seus resultados apresentam alta acurácia. O objetivo do trabalho foi utilizar dois softwares, M3 e HFSS, para predizer a distribuição do campo eletromagnético em diferentes cavidades de micro-ondas. Inicialmente, foi feita a simulação de aquecimento de água utilizando o HFSS, e seus resultados foram comparados com dados experimentais, ao final da simulação ficou comprovado que o software HFSS consegue apresentar resultados consistentes, com boa aproximação dos resultados do experimento e assim, a ferramenta pode ser aplicada no trabalho. Em seguida, foram analisados os guias de onda, cavidades retangulares e cavidades cilíndricas, através da utilização das simulações no software HFSS, E foi comprovado que o software M3 têm condições de prever a quantidade de modos em cavidades principalmente menores baseado nas equações. Também, foi analisado o comportamento do perfil de campo eletromagnético devido aos hotspots gerados nessas cavidades, e proposta dimensões de cavidades retangulares e cavidades cilíndricas otimizadas. Com os dados obtidos das simulações no HFSS, foi feito um estudo, em cavidades hexagonais, no qual, são equipamentos com aplicação um pouco mais recente no processo de secagem. Esse tipo de cavidade não tem equações empíricas que possam representar o comportamento dos campos eletromagnéticos em seu interior. Entretanto, ao se analisar o resultado da sua simulação (cavidade hexagonal), pode-se observar que as equações de cavidades cilíndricas, tem condições de traçar o seu contorno de forma bem consistente. E assim, pôde ser feita uma proposta de cavidade hexagonal otimizada com dimensões que se aproximavam de uma cavidade cilíndrica otimizada. Sendo assim, o trabalho mostra capacidade de utilização e aplicabilidade das ferramentas numéricas, e com esses resultados, espera-se então, que possa contribuir para meio acadêmico na área temática.

Abstract: Microwaves are produced by a non-polarized and polarized equipment equipment that is generated by electromagnetic waves. In this type of heating, the time spent is shorter than heating by other conventional mechanisms. And the analysis of the distribution of the electromagnetic field in a microwave oven is very importance, since this type of work is poorly explored in the literature. The experimental study demands more time and resources than the numerical simulation. So, the use of numerical tools is an excellent option, the results are highly accurate. The objective of this work was to use two softwares, M3 and HFSS, to predict the distribution of the electromagnetic field in different microwave cavities. Initially, the simulation of water heating was carried out using the HFSS, and its results were compared with experimental data, at the end of the simulation it was proven that the software can present consistent results, with a good approximation of the results of the experiment and the tool can be applied at work. Then, the waveguides, rectangular cavities and cylindrical cavities were analyzed, through the use of simulations in the HFSS software, and it was proved that the M3 software is able to predict the number of modes in mainly smaller cavities based on the equations. Also, the behavior of the electromagnetic field profile due to the hotspots generated in these cavities was analyzed, and optimal dimensions of rectangular cavities and cylindrical cavities were proposed. With the data obtained from the HFSS simulations, a study was carried out in hexagonal cavities, in which they are equipment with a little more recent application in the drying process. This type of cavity doesnt have empirical equations that can represent the behavior of the electromagnetic fields inside. However, when analyzing the result of its simulation (hexagonal cavity), it can be observed that the equations of cylindrical cavities are able to trace their contour in a very consistent way. And so, a proposal could be made for an optimal hexagonal cavity with dimensions that approached an optimal cylindrical cavity. So, the work shows the ability to use and applicability of numerical tools, and with these results, it is expected that it can contribute to the academic environment in the thematic area.

URI: sip.prg.ufla.br/publico/trabalhos_conclusao_curso/acessar_tcc_por_curso/
engenharia_quimica/20212201521191

URI alternaviva: repositorio.ufla.br/handle/1/54761

Curso: G033 - ENGENHARIA QUÍMICA (BACHARELADO)

Nome da editora: Universidade Federal de Lavras

Sigla da editora: UFLA

País da editora: Brasil

Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso

Nome da língua do conteúdo: Português

Código da língua do conteúdo: por

Licença de acesso: Acesso aberto

Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras

URI da licença: repositorio.ufla.br

Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br

Detentores dos direitos autorais: Gabriel Franco Baldim e Universidade Federal de Lavras

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