Engenharia computacional

Simulação computacional de um motor

 Nota: Não confundir com Engenharia de Computação.

Engenharia Computacional é um campo interdisciplinar da engenharia que lida com o desenvolvimento e aplicação de modelos computacionais e de simulações, muitas vezes, juntamente com a computação de alto desempenho, para resolver complexos problemas físicos decorrentes de análise de engenharia e design, bem como fenômenos naturais (ciência da computação). Inserida na área denominada computational science and engineering, tem sido descrito como o "terceiro modo de descoberta" (ao lado da teoria e da experimentação). Em muitos campos, a simulação por computador é integral e, portanto, essenciais para a investigação e desenvolvimento de novas técnicas. A simulação no computador fornece a capacidade para entrar em campos que são inacessíveis a tradicional de experimentação ou de onde a realização de tradicionais experimentos são muitos caros ou inviáveis. Engenharia Computacional não deve ser confundida com a ciência da computação, nem com engenharia de computação, apesar de uma grande domínio em que o primeiro é utilizado na Engenharia Computacional (por exemplo, determinados algoritmos, estruturas de dados, programação paralela, computação de alto desempenho) e alguns problemas nos últimos podem ser modelados e resolvidos com métodos estudados na Engenharia Computacional (como uma área de aplicação).

É oferecida nos programas de mestrado ou doutorado em várias instituições, além de cursos de graduações, citando a UFJF, UFRJ, PUC-RJ.

Métodos

O estudos na área Engenharia Computacional inclui:

• Computação de alto desempenho e técnicas para ganho de eficiência (através da mudança na arquitetura de computadores, algoritmos paralelos, etc.);
• Modelagem e simulação;
• Algoritmos para solução discreta e contínua de problemas;
• Análise e visualização de dados;
• Métodos matemáticos: Numérico e aplicações de álgebra linear, problemas de valor inicial e de contorno, análise de Fourier, otimização;
• Ciência de dados para o desenvolvimento de métodos e algoritmos para manipular e extrair conhecimento a partir de grandes dados científicos.

Aplicações

Uma solução numérica para a equação de calor em um modelo de caixa da bomba usando o método de elementos finitos.

Engenahria Computacional possui diversas aplicações em várias áreas, incluindo:

• Engenharia aeroespacial e Engenharia Mecânica: simulações de combustão, dinâmica estrutural, dinâmica de fluidos computacional, termodinâmica computacional, dinâmica de sólidos computacional, simulação de acidentes de veículo, biomecânica, cálculo de trajetória de satélites;
• Sistemas astrofísicos;
• Campo de batalha em simulações militares e de jogos, segurança interna, resposta de emergência;
• Biologia e Medicina: simulações do dobramento de proteínas (e de outras macromoléculas), bioinformática, genômica computacional, neurológica, modelagem de sistemas biológicos (por exemplo, sistemas ecológicos);
• Química: o cálculo de estruturas e propriedades de compostos químicos/moléculas e sólidos, química computacional, simulações de mecânica molecular computacional, métodos químicos no estado sólido, transporte de poluentes;
• Engenharia Civil: análise de elementos finitos, estruturas com cargas aleatórias, engenharia de construção, sistemas de abastecimento de água, modelagem de transporte/veículo;
• Engenharia de computação, Engenharia Elétrica e de Telecomunicações: VLSI, eletromagnetismo, modelagem de semicondutores, simulação de microeletrônica, energia, infra-estrutura, redes;
• Epidemiologia: espalhamento de doenças;
• Engenharia ambiental e Numéricos de previsão do tempo: pesquisa de clima, geofísica computacional (sísmica de processamento), modelagem de desastres naturais;
• Finanças: derivação de preços, gestão de risco;
• Engenharia Industrial: eventos discretos e Monte-Carlo (para a logística e a sistemas de manufatura, por exemplo), otimização de processos;
• Ciência dos materiais: fabricação de vidro, polímeros e cristais;
• Engenharia Nuclear: modelagem de reator nuclear, simulações de blindagem de radiação, simulações de fusão;
• Engenharia de petróleo: modelagem de petróleo do reservatório, exploração de petróleo e gás;
• Física: física de partículas, cálculo automático de partículas de interação ou decadência, modelagem de plasma, simulações cosmológicas.

Ver também

• Ciência da computação
• Matemática aplicada
• Dinâmica de fluidos computacional
• Análise numérica

Ligações externas

• Scope of Computational engineering
• Society of Industrial and Applied Mathematics
• International Centre for Computational Engineering (IC2E)
• Georgia Institute of Technology, USA, MS/PhD Programme Computational Science & Engineering
• The graduate program for the University of Tennessee at Chattanooga
• Master and PhD Program in Computational Modeling at Rio de Janeiro State University
• Computational Science and Engineering with Scilab
• Internacional Center for Numerical Methods in Engineering (CIMNE)