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ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-4490-3992
Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Aberto
Title: Estudo do Fenômeno de Difusão Anômala em Sistemas de Engenharia
Alternate title (s): Study of the Phenomena of Anomalous Diffusion in Engineering Systems
Author: Borges, Lucas Camargos
First Advisor: Arouca, Fábio de Oliveira
First coorientator: Lobato, Fran Sérgio
First member of the Committee: Santos, Nara Brandão Costa
Second member of the Committee: Lima, William Júnio
Summary: Nos últimos anos, inúmeros esforços têm sido dedicados ao entendimento de determinados fenômenos que não seguem perfeitamente teorias clássicas apresentadas na literatura. Dentre estas, o processo de difusão de partículas, que pode ser modelado matematicamente pela lei de Fick, pode não ser capaz de representar fenômenos que ocorrem na natureza. Entre estes pode-se citar fenômenos de atraso de tempo e efeitos de retenção, que ocorrem devido à adsorção, ao aprisionamento mecânico, às reações químicas e às interações mecânicas com o meio de suporte. Em geral, a literatura especializada lida com estes casos através da inclusão de efeitos de retenção na equação da difusão através de derivadas fracionárias; via modelagem do coeficiente de difusão variante com o tempo e/ou com a concentração ou a partir de uma abordagem discreta em dinâmica de população. Diante do que foi exposto, a presente contribuição tem por objetivo realizar uma revisão sobre os fenômenos de difusão anômala em sistemas de engenharia. Dessa forma, um estudo sobre o modelo proposto por BEVILACQUA et al. (2011a, 2011b) foi realizado, no qual buscou-se avaliar a influência dos parâmetros do modelo sobre o processo, utilizando o Método das Linhas como metodologia numérica alternativa para a resolução do problema. O processo de difusão anômala foi analisado considerando uma distribuição simétrica e assimétrica, no qual os modelos foram estudados separadamente e cada parâmetro teve sua influência detalhada. Os resultados indicaram que a metodologia adotada obteve resultados satisfatórios e pode-se notar que o processo anômalo de difusão apresenta um atraso em relação ao tempo quando comparado ao processo clássico.
Abstract: In last years, numerous efforts have been devoted to the understanding of certain phenomena that do not perfectly follow classical theories presented in the literature. Among these, the particle diffusion process, which can be mathematically modeled by Fick's law, may not be able to represent some phenomena occurring in nature. These include phenomena of time delay and retention effects, which occur due to adsorption, mechanical entrapment, chemical reactions and mechanical interactions with the support medium. In general, the literature deals with these cases through the inclusion of retention effects in the diffusion equation through fractional derivatives; or via modeling of the diffusion coefficient variant with time and/or concentration or from a discrete approach in population dynamics. In view of the foregoing, the present contribution aims to review the phenomena of anomalous diffusion in engineering systems. Thus, a study on the model proposed by BEVILACQUA et al. (2011a, 2011b) was done, which it was evaluated the influence of the parameters of the model on the process, using the Method of Lines as alternative numerical methodology to solve the problem. The anomalous diffusion process was analyzed considering a symmetrical and asymmetric distribution, then these models were studied separately and each parameter had its influence detailed. The results indicated that the adopted methodology obtained satisfactory results and it can be observed that the anomalous diffusion process presents a delay in relation to the time when compared to the classic process.
Keywords: Difusão anômala
Método das linhas
Modelagem matemática
Análise de sensibilidade
Anomalous diffusion
Method of lines
Mathematical modeling
Sensitivity analysis.
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: BORGES, Lucas Camargos. Estudo do fenômeno de difusão anômala em sistemas de engenharia. 2017. 41 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/25364
Date of defense: 7-Dec-2017
Appears in Collections:TCC - Engenharia Química

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