Pesquisa

Escolha um problema. Faça dele o seu.

Tópicos abertos para iniciação científica e TCC e para a pós-graduação (mestrado e doutorado). Todos misturam física, computação e — muitas vezes — um protótipo real na bancada.
B ⊗+−J ↓F = J × B
Graduação · IC & TCC

Mini Propulsor Magnetohidrodinâmico: Simulação e Protótipo

Propulsão sem nenhuma peça móvel.

A propulsão magnetohidrodinâmica (MHD) movimenta fluidos condutivos usando apenas campos elétricos e magnéticos — a força de Lorentz faz o trabalho. Você vai modelar a física, simular o canal e construir um propulsor funcional na bancada.

Você vai trabalhar comEletromagnetismoCFDPrototipagem
θ(t) → 0PIDθ
Graduação · IC & TCC

Mini Robô Self-Balancing: Modelagem, Controle e Protótipo

Mantenha de pé um sistema instável.

Um pêndulo invertido sobre rodas: deduza a dinâmica, projete controladores PID e ótimos, integre sensores e atuadores e veja seu robô se equilibrar sozinho. Uma introdução prática a controle e robótica móvel.

Você vai trabalhar comDinâmicaPID / LQRArduino
ρ ∈ {0,1}ⁿŷ = C(ρ)
Graduação · IC & TCC

Predição de Critérios de Desempenho Usando Machine Learning em Estruturas Simuladas

Ensine uma rede a enxergar rigidez.

Estruturas viram malhas binárias; simulações viram um banco de dados. Você vai gerar os dados, treinar modelos supervisionados que preveem o desempenho em milissegundos em vez de minutos e validá-los contra a física.

Você vai trabalhar comPythonPyTorchFEM
→ forward · easyreverse · blocked ←
Graduação · IC & TCC

Projeto de Diodos Fluídicos

Uma válvula que só funciona em um sentido — sem válvula.

Diodos fluídicos deixam o fluido passar facilmente em um sentido e resistem no outro, sem partes móveis — como a válvula de Tesla. Você vai rodar CFD, otimizar a geometria, imprimi-la em 3D e medi-la. Aplicações: dispositivos respiratórios, sistemas biomédicos, microfluídica.

Você vai trabalhar comCFDOtimizaçãoImpressão 3D
H₂H₂Ooptimized flow field · anode
Mestrado & Doutorado

Otimização Topológica de Células a Combustível

Deixe o otimizador desenhar as rodovias do hidrogênio.

Projete campos de escoamento de PEMFCs e SOFCs visando eficiência, durabilidade e custo. Modelagem multifísica (eletroquímica, transporte de massa e calor, tensões), otimização multiobjetivo e considerando degradação, restrições de manufatura e validação experimental.

Você vai trabalhar comMultifísicaMétodos adjuntosHidrogênio
NSσ(ρ) · design fieldu × B
Mestrado & Doutorado

Otimização Topológica de Magnetohidrodinâmica

Molde o canal, direcione o campo.

Desenvolva otimização topológica para sistemas MHD, maximizando conversão de energia e controle de escoamento: solvers MHD acoplados, novas parametrizações, sensibilidades adjuntas e experimentos. Aplicações: geradores MHD, bombas de metal líquido, controle de escoamento aeroespacial, dispositivos biomédicos.

Você vai trabalhar comFEMAdjuntoEletromagnetismo
ρ⁽ᵏ⁾ → ρ*∂J/∂ρ ≈ NNJ(ρ) ↓
Mestrado & Doutorado

Modelos Substitutos com Machine Learning para Otimização Topológica

Troque horas de sensibilidades por uma única inferência.

Construa modelos substitutos que substituem cálculos de sensibilidade caros: arquiteturas CNN, GNN e transformers, restrições informadas pela física, otimização híbrida e quantificação de incerteza. Aplicações: peças automotivas leves, componentes aeroespaciais, trocadores de calor.

Você vai trabalhar comDeep learningSciMLOtimização

Leituras recomendadas

Construa sua base

Os livros e artigos que indicamos a todo novo membro do laboratório.

Otimização Topológica

  • Bendsøe, M. P. & Sigmund, O. Topology Optimization: Theory, Methods, and Applications Springer, 2003 · O livro-texto fundamental da área.
  • Borrvall, T. & Petersson, J. Topology optimization of fluids in Stokes flow Int. J. Numer. Methods Fluids, 2003 · Artigo seminal sobre otimização topológica de fluidos.
  • Sigmund, O. & Maute, K. Topology optimization approaches Structural and Multidisciplinary Optimization, 2013 · Revisão abrangente dos métodos.

Dinâmica dos Fluidos Computacional

  • Versteeg, H. K. & Malalasekera, W. An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method Pearson, 2007
  • Anderson, J. D. Computational Fluid Dynamics: The Basics with Applications McGraw-Hill, 1995
  • Ferziger, J. H. & Perić, M. Computational Methods for Fluid Dynamics Springer, 2002

Machine Learning & Deep Learning

  • Goodfellow, I., Bengio, Y. & Courville, A. Deep Learning MIT Press, 2016 · Disponível gratuitamente.
  • Bishop, C. M. Pattern Recognition and Machine Learning Springer, 2006
  • Brunton, S. L. & Kutz, J. N. Data-Driven Science and Engineering Cambridge University Press, 2022 · Conecta ML com sistemas físicos.

Células a Combustível

  • O'Hayre, R. et al. Fuel Cell Fundamentals Wiley, 2016 · Eletroquímica, transporte e projeto de PEMFCs e SOFCs.
  • Barbir, F. PEM Fuel Cells: Theory and Practice Academic Press, 2012

Sistemas de Controle & Robótica

  • Ogata, K. Modern Control Engineering Pearson, 2010 · Referência clássica para controle PID e espaço de estados.
  • Nise, N. S. Control Systems Engineering Wiley, 2019
  • Siciliano, B. et al. Robotics: Modelling, Planning and Control Springer, 2010

Método dos Elementos Finitos

  • Hughes, T. J. R. The Finite Element Method: Linear Static and Dynamic Finite Element Analysis Dover, 2000
  • Reddy, J. N. An Introduction to the Finite Element Method McGraw-Hill, 2005
  • Zienkiewicz, O. C. & Taylor, R. L. The Finite Element Method Butterworth-Heinemann, 2000

Sua pesquisa pode ser o próximo escoamento que otimizamos

Na graduação, não é preciso experiência prévia em otimização — curiosidade e dedicação são o que importa. Vagas de pós-graduação são financiadas por FAPESP, CNPq e CAPES.