PPGFISA - Programa de Pós-Graduação Física Aplicada

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Navegando PPGFISA - Programa de Pós-Graduação Física Aplicada por Assunto "Difusão - meios irregulares"

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    Difusão em meios confinados: Modelagem e simulação baseada em Langevin usando o motor gráfico Unity3D
    (2020-04-10) Silva, Rafael Model; Lapas, Luciano Calheiros
    O crescimento de aplicações de transporte de partículas através de canais tem atraído muita atenção nos últimos anos, dando origem a diversos trabalhos os quais exploram diferentes formas de confinamento dentro de geometrias irregulares. A notoriedade desse fenômeno impõe uma diversidade de estudos em processos estocásticos relacionados a geometrias de confinamento, os quais utilizam métodos numéricos, barreiras entrópicas, dentre outras abordagens. O presente trabalho tem por objetivo analisar fenômenos de difusão a partir de uma ferramenta diferenciada, o Unity3D; um motor gráfico (game engine) voltado para o desenvolvimento de jogos, o qual possui funcionalidades que permitem modelagens e simulações em ambientes complexos. O Unity3 apresenta ainda compatibilidade com softwares de terceiros, possibilitando ainda a importação de geometrias mais realistas e intrincadas a partir de programas de modelagem 3D, como, por ex., o Blender. Nesse sentido, realizamos diversas simulações com partículas brownianas de tamanho finito em meio a um fluido, descritas a partir do modelo de Langevin. Essas simulações se estendem desde casos simples, como partículas não interagentes e na ausência de potencial externo, até um conjunto de partículas interagentes inseridas em um canal periódico tridimensional sobre a influência de um potencial externo. Este trabalho pode ser dividido em duas partes principais: o primeiro diz respeito à análise do regime difusivo a partir do modelo de Langevin, considerando partículas livres e partículas confinadas em uma caixa cúbica e um canal senoidal bidimensional. O segundo corresponde às análises referentes à pressão dentro de um ambiente confinado por uma caixa cúbica e um canal senoidal tridimensional. Os resultados estão de acordo com a literatura e demonstram a robustez do emprego de motores gráficos para simulações de sistemas difusivos. Além disso, são analisadas as alterações nas propriedades de transporte devido aos efeitos de confinamento e temperatura cinética que resultam em regimes de difusão anômala.