Métodos Numéricos Aplicados à Engenharia Química e Biológica

Objectivos

Esta unidade curricular tem como objetivo principal proporcionar uma formação avançada no desenvolvimento de modelos computacionais para a resolução de problemas de Engenharia Química e Biológica. No final desta unidade curricular o estudante terá adquirido conhecimentos, aptidões e competências que lhe permitam:

- Compreender os métodos numéricos aplicados à resolução de sistemas de equações algébricas  (não-)lineares, sistemas de equações diferenciais ordinárias, sistemas de equações às derivadas parciais.

- Compreender os métodos para o desenvolvimento de modelos a partir de dados por regressão (não-)linear, quimiometria, inteligência artificial e modelação híbrida.

- Ser capaz de interpretar um problema de engenharia Química e Biológica, formular um modelo matemático e de desenvolver uma solução numérica para a resolução desse problema.

- Ser capaz de implementar modelos computacionais para resolução e análise de problemas de Engenharia Química e Biológica.

Caracterização geral

Código

12563

Créditos

6.0

Professor responsável

Rui Manuel Freitas Oliveira

Horas

Semanais - 4

Totais - A disponibilizar brevemente

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

- Formação prévia em métodos numéricos

- Programação em Python

Bibliografia

Beers, Kenneth J. Numerical Methods for Chemical Engineering: Applications in MATLAB ® . Cambridge University Press, 2006. ISBN: 9780521859714.

Sedat Biringen and Chuen-Yen Chow. An Introduction to Computational Fluid Mechanics by Example, John Wiley & Sons, Inc., 2011, ISBN: 978-0-470-10226-8.

Gillespie D.T. (2005) Stochastic Chemical Kinetics. In: Yip S. (eds) Handbook of Materials Modeling. Springer, Dordrecht, ISBN 978-1-4020-3287-5

Kevin D. Dorfman (2017) Numerical Methods with Chemical Engineering Applications, Cambridge University Press, ISBN: 9781316471425

Método de ensino

A disponibilizar brevemente

Método de avaliação

A disponibilizar brevemente

Conteúdo

  1. Introdução: Tipos de problemas numéricos  em Engenharia Química e Biológica.
  2. Resolução de sistemas (não-)lineares algébricos: bateria de CSTRs, colunas multi-estágio, rendimentos teóricos e caminhos metabólicos em crescimento bacteriano.
  3. Resolução de sistemas de equações diferenciais ordinárias (ODE): propriedades de sistemas dinâmicos(estabilidade, histerese, bifurcação), (Fed-)batch, CSTR em estado transiente, Reator pistão, Célula in silico.
  4. Resolução de sistemas de equações às derivadas parciais (PDE): Navier stokes, Dinâmica dos fluidos computacional (CFD), catálise heterogénea.
  5. Cinética estocástica: cadeias de Markov. Algoritmo tau-leaping, Infeção viral, transcrição de genes.
  6. Simulação de Monte Carlo: aplicação a simulação molecular e simulação dinâmica molecular.
  7. Criação de modelos a partir de dados:  Regressão (Não)linear, Quimiometria (análise de componentes principais, mínimos quadrados parciais, redes neuronais artificiais). Modelos híbridos.

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: