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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Desenvolvimento de um framework para métodos sem malha
Authors: Naísses Zoia Lima
First Advisor: Renato Cardoso Mesquita
First Referee: Elson Jose da Silva
Second Referee: Jaime Arturo Ramirez
Third Referee: Eduardo Henrique da Rocha Cappoli
Abstract: Métodos sem malha vêm ganhando espaço na área de métodos numéricos como uma alternativa aos métodos tradicionais, como o Método dos Elementos Finitos (FEM) e o Método das Diferenças Finitas (FDM). A principal característica dos métodos sem malha é a ausência de uma malha para construção de suas funções de forma, funções usadas para gerar as aproximações da solução. Dessa maneira, o domínio é representado por um conjunto de nós espalhados ao invés de uma malha ou um grid, como ocorre no FEM e no FDM. Este trabalho apresenta um framework para a solução de problemas eletromagnéticos utilizando métodos sem malha, chamado MFree Framework. O framework é desenvolvido na linguagem de programação C++ sob o paradigma de programação genérica usando o mecanismo de templates. A programação genérica tem como objetivo representar algoritmos e estruturas de dados da forma mais genérica possível, com as abstrações descritas por conceitos. No MFree Framework, as estruturas de dados são parametrizadas, permitindo que métodos, funções de forma, procedimentos de integração, formulações e outros componentes sejam combinados de várias maneiras para solucionarum determinado problema. Como os tipos de dados são implementados de modo a satisfazer um ou um conjunto de conceitos, novos tipos podem ser desenvolvidos e usados com as estruturas de dados previamente disponíveis de forma direta, o que torna o frameworkbastante extensível. Na versão atual, o framework instancia aplicações capazes de solucionar problemas utilizando o Element-Free Galerkin Method (EFG), o Meshless Local Petrov-Galerkin Method (MLPG) e o Point Interpolation Method (PIM) e suas variações. Todavia, outros métodos podem ser facilmente implementados devido ao caráter genérico com que é construído. Para testar essas instanciações do framework, alguns problemas eletrostáticos e magnetostáticos são resolvidos e o MFree Framework demonstra ser uma ferramenta de grande exibilidade, utilidade e importância para futuros desenvolvimentos na área de métodos sem malha.
Abstract: Mesliless methods are an alternative to traditional numerical methods such as the Finite Element Method (FEM) and the Finite Difference Method (FDM). The main feature of meshless methods is the absence of a mesh to construct their shape functions, which are used to generate approximations for the solution. Thus, the domain is represented by a set of scattered nodes instead of a mesh or a grid, as in FEM and FDM. This work presents a framework for solving electromagnetic problems using meshless methods, called MFree Framework. The framework is developed in C++ programming language under the generic programming paradigm using the template mechanism. Generic programming aims to represent algorithms and data structures in the most generic form as possible, with the abstractions described by concepts. ln MFree Framework, the data structures are parameterized, allowing methods, shape functions, integration procedures, formulations and other components to be combined in various ways to solve a particular problem. As data types are implemented to meet one or a set of concepts, new types can be developed and used with the previously available data structures in a direct manner, which makes the framework very extensible. ln the current version, the framework instantiates applications able to solve problems using the Element»Free Galer/ctn Method (EFG), the Meshless Local Petroo»Galerktn Method (MLPG) and Point Interpolation Method (PIM) and its variations. However, other methods can be easily implemented due to the generic characteristic with which it is built. To test the framework instantiations, electrostatic and magnetostatic problems are solved and the MFree Framework shows to be a tool with great flexibility, utility and importance for future developments in the field of meshless methods.
Subject: Engenharia elétrica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/RCMA-8PXLUD
Issue Date: 18-Mar-2011
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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