[en] MATHEMATICAL MODELING OF CURVED RECTANGULAR WAVEGUIDES USING THE VARIATIONAL RAYLEIGH-RITZ METHOD

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: PAULO ROBERTO DE JESUS DANTAS
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: MAXWELL
• Palavras-chave em Português: [pt] MODELAGEM MATEMATICA; [pt] COORDENADAS TOROIDAL; [pt] FORMULACAO VARIACIONAL; [pt] GUIAS DE ONDA RETANGULARES CURVADOS; [pt] METODO DE RAYLEIGH-RITZ; [en] MATHEMATICAL MODELING; [en] TOROIDAL COORDINATE; [en] VARIATIONAL; [en] CURVED RECTANGULAR WAVEGUIDES; [en] RAYLEIGH-RITZ METHOD
• Link de acesso: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=63803&idi=1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=63803&idi=2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.63803

[pt] Este estudo apresenta um método computacional para modelar campos eletromagnéticos em guias de onda retangulares curvados com seção transversal uniforme, usando o método variacional de Rayleigh-Ritz. Potenciais aplicações desta pesquisa em engenharia incluem o projeto de alimentadores para antenas, conversores de modais na faixa de micro-ondas, filtros, entre outros. Embora vários modelos tenham sido propostos para resolver este problema, as técnicas numéricas convencionais baseadas em elementos finitos, diferenças finitas e volumes finitos requerem altos custos computacionais. Para superar esses problemas, foi desenvolvida uma formulação variacional para resolver as equações de Maxwell em um sistema de coordenadas toroidal local, por meio de um novo funcional introduzido neste trabalho. O funcional foi adaptado para domínios uniformemente curvados com seção transversal arbitrária, e investigações analíticas foram conduzidas para confirmar suas características estacionárias. O formalismo Rayleigh-Ritz foi utilizado para converter o funcional em um problema equivalente de autovalores e autovetores, usando uma expansão em harmônicas retangulares de um guia de onda reto como funções de base para modelar um guia de onda retangular curvo. Um algoritmo numérico foi desenvolvido em Matlab para validar nosso modelo, e os resultados foram comparados com soluções perturbacionais e numéricas de referência, demonstrando alta precisão e menor custo computacional.