[en] APLICATION OF FINITE ELEMENT METHOD IN THE ANALYSIS OF COAXIAL STRUCTURES: A COMPARATIVE STUDY AMONG POLYNOMIAL BASIS FUNCTIONS

[pt] APLICAÇÃO DO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS NA ANÁLISE DE ESTRUTURAS COAXIAIS: ESTUDO COMPARATIVO ENTRE FUNÇÕES BASE POLINOMIAIS DE DIVERSAS ORDENS

[pt] CLAUDIO VINICIUS PEREIRA DE ARAUJO

[pt] METODO DO ELEMENTO FINITO

[pt] ACOPLADORES

[pt] INDUSTRIA DO PETROLEO

[pt] ONDAS COAXIAIS

[pt] INSPECAO EM DUTOS

[en] FINITE ELEMENT METHOD

[en] COUPLERS

[en] THE OIL INDUSTRY

[en] COAXIAL WAVE

[en] PIPELINE INSPECTION

[pt] Neste trabalho, o Método dos Elementos Finitos é aplicado na análise eletromagnética de estruturas coaxiais circularmente simétricas excitadas pelo modo TEM. A representação do campo magnético é feita através da associação de funções base polinomiais de diferentes ordens a grades que possuem elementos triangulares ou retangulares. Este trabalho apresenta um estudo comparativo entre as diversas possibilidades de associações função base e elemento, considerando o tempo de processamento computacional e a precisão exigida na simulação. A técnica é aplicada na análise de dispositivos de acoplamento entre diferentes guias coaxiais usualmente empregados em antenas de banda larga. Para validar os resultados do algoritmo, os resultados obtidos nas diversas etapas são comparados com aqueles obtidos via Método de Casamento de Modos. Além disto, a técnica é empregada para avaliar a possibilidade de utilização de dispositivos de inspeção de tubulação que utiliza uma onda TEM de alta freqüência. A onda TEM é excitada no interior da tubulação de forma que variações em suas paredes, nas condições de contorno dos campos, produzam alterações nas características de propagação, que serão detectadas e associadas às anomalias de suas paredes internas. Estes dispositivos de inspeção são empregados na indústria de petróleo e gás.

[en] In this work, the Method of Finite Element is applied in the electromagnetic analysis of circularly symmetrical coaxial structures excited by TEM mode. The representation of the magnetic field is made through the association of polynomial basis functions of different orders associated in the grids made of triangular or rectangular elements. This work presents a comparative study between different possibilities of association between basis functions and element, considering the computational time and the accuracy yielded by the simulation. The technique is applied in the electromagnetic analysis of coupling devices used to connect different coaxial waveguides operating at microwave frequencies. To validate the algorithm developed in this work, the MEF results are compared with those obtained by employing Method of Mode Matching (MMM). Moreover, the technique is also employed to evaluate the possibility of use of TEM wave highfrequency for inspection of metallic pipelines. The TEM wave is excited inside cylindrical metallic pipes and anomalies in the metallic walls are associated to the changes in the propagation characteristics. These inspection devices are intensively used in the industry of oil and gas.

JOSE RICARDO BERGMANN

JOSE RICARDO BERGMANN

FLAVIO JOSE VIEIRA HASSELMANN

FERNANDO JOSE DA SILVA MOREIRA

LUIZ COSTA DA SILVA

2008-04-17

2007-11-05

[pt] TEXTO

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PORTUGUÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=11559@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=11559@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.11559