Banca de QUALIFICAÇÃO: ALISSON DA SILVA MARQUES

Uma banca de QUALIFICAÇÃO de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : ALISSON DA SILVA MARQUES
DATA : 22/05/2025
HORA: 09:00
LOCAL: Instituto de Fìsica/Prédio Vermelhão
TÍTULO:

Análise de Modos Acústicos Com Vorticidade em Cavidades Ressonantes Com Geometria Cilíndrica

PALAVRAS-CHAVES:

Modos Acústicos com Vorticidade, Acustofluídica, Força de Radiação Acústica, Spin Acústico, Simulação por Elementos Finitos

PÁGINAS: 74
RESUMO:

Nesta tese, conduzimos uma investigação teórica e computacional dos modos vibracionais em cavidades ressonantes acustofluídicas com geometria cilíndrica, paredes rígidas e preenchidas com um fluido viscoso newtoniano. O estudo baseia-se na formulação das equações governantes da dinâmica dos fluidos em regime adiabático e linearizado, envolvendo a conservação da massa, do momentum linear e a equação de estado para pequenas perturbações harmônicas. A equação de Helmholtz para a pressão acústica é derivada a partir da linearização das equações de Navier-Stokes, incorporando os efeitos viscosos por meio da imposição da condição de contorno de não-deslizamento nas superfícies confinantes. Esta abordagem resulta em uma modificação da tradicional condição de Neumann para pressão, refletindo o acoplamento viscoso entre o campo de velocidade e a distribuição de pressão na cavidade. Utilizando a separação de variáveis em coordenadas cilíndricas, determinamos soluções analíticas para os modos próprios de pressão, abrangendo excitações com e sem momento angular orbital (vorticidade acústica). A partir desses modos, são obtidas expressões para grandezas acústicas não-lineares de segunda ordem, como a densidade de energia acústica, a força de radiação e o momento angular de spin acústico. O estudo revela que modos axiais e radiais puramente compressivos (sem vorticidade) podem interagir não-linearmente para gerar componente de spin acústico transversal à direção axial, destacando um mecanismo relevante para manipulação acustofluídica tridimensional. Demonstramos que a intensidade desses efeitos não-lineares escala com o quadrado do número de onda de cisalhamento, proporcional à razão entre o raio da cavidade e a espessura da camada limite viscosa. As soluções analíticas são validadas por meio de simulações numéricas realizadas com o método dos elementos finitos no software COMSOL Multiphysics (COMSOL AB, Suécia), tanto em configurações axissimétricas quanto tridimensionais. Os resultados numéricos apresentam excelente concordância com as previsões teóricas, evidenciando a robustez do modelo proposto. Os resultados desta pesquisa oferecem subsídios fundamentais para o projeto e otimização de dispositivos acustofluídicos com aplicações em micromanipulação, separação celular e controle de partículas em microcavidades ressonantes.

MEMBROS DA BANCA:
Interno(a) - 2022391 - ALCENISIO JOSE DE JESUS SILVA
Interno(a) - 2356200 - JOSE PEREIRA LEAO NETO
Externo(a) ao Programa - 3182573 - RODOLFO JUNQUEIRA BRANDAO - UFAL