Feixes de Bessel acústicos: expansões em ondas parciais e cálculo computacional de forças acústicas exercidas sobre micropartículas esféricas

• Processo: 24/06124-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica
• Pesquisador responsável: Leonardo Andre Ambrosio
• Beneficiário: Lucas Lima Romero
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Micropartículas Ondas acústicas Simulação por computador
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aprisionamento Acústico | Feixes de Bessel | Forças Acústicas | Micropartículas | Ondas Acústicas | Simulação Computacional | Simulação Computacional

Resumo

Este projeto tem como objetivo principal o estudo teórico e o subsequente desenvolvimento de algoritmo em linguagem de programação Julia para o cálculo de forças acústicas exercidas sobre partículas esféricas isotrópicas e homogêneas por feixes de Bessel ultrassônicos. Para tanto, o cronograma consistirá de etapas de revisão bibliográfica e de estudos teóricos em ondas acústicas, equações de continuidade de massa e de Navier-Stokes para fluidos Newtonianos compressíveis e incompressíveis, supondo meios não viscosos, etapas de estudos teóricos em expansões de ondas acústicas (potenciais de velocidade) em ondas parciais esféricas e acerca de funções especiais de Bessel cilíndricas e esféricas e de funções associadas de Legendre, com cálculo de fatores de forma associados a feixes de Bessel e, finalmente, etapas de simulações e desenvolvimento de algoritmos para reconstrução de feixes de Bessel usando ondas parciais e o subsequente cálculo de forças acústicas com reprodução de gráficos e resultados disponíveis na literatura. Espera-se que o bolsista possa iniciar pesquisa acadêmico-científica de alto nível em área de interesse para o grupo de pesquisa em eletromagnetismo aplicado do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação (SEL) da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), USP, com aplicações almejadas em displays volumétricos baseados em aprisionamento acústico de micropartículas, holografia acústica e em feixes ultrassônicos estruturados. Durante o período de vigência do projeto, há a expectativa de que haja colaboração e troca de informações entre o bolsista e o grupo de Julia do Massachusetts Institute of Technology (MIT), Estados Unidos, podendo inclusive ser solicitada bolsa BEPE para período de estágio no exterior na referida universidade.