INVESTIGAÇÃO DO ESCOAMENTO ATMOSFÉRICO TURBULENTO MODIFICADO POR BARREIRAS POROSAS ARTIFICIAIS E NATURAIS APLICADAS NO CONTROLE DA EROSÃO EÓLICA DE MATERIAIS GRANULADOS
Nome: Jamily Faé Stocco
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 17/08/2021
Orientador:
Nome |
Papel |
|---|---|
| Jane Meri Santos | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
|---|---|
| Rafael Sartim | Examinador Externo |
| Jane Meri Santos | Orientador |
| Elisa Valentim Goulart | Examinador Interno |
| Bruno Furieri | Coorientador |
| Acir Mércio Loredo-Souza | Examinador Externo |
Resumo: A emissão de material particulado e seu transporte na atmosfera resultam no aumento das
concentrações de partículas na atmosfera, causando degradação da qualidade do ar e
potencial geração de riscos para a saúde humana. A implantação de barreiras de vento ao
redor de pátios industriais de estocagem de materiais granulados é um importante método
de controle destas emissões fugitivas reduzindo a velocidade do vento que chega à
superfície de terrenos e pilhas. Tal importância no controle da erosão motivou o presente
trabalho que tem como objetivo estudar o escoamento atmosférico turbulento na presença
de barreiras naturais e artificiais, a fim de analisar sua influência na redução da velocidade
do escoamento e na formação da região de abrigo devido à sua ação. Foram realizadas
simulações numéricas do escoamento atmosférico através de barreiras de vento utilizando
diferentes métodos de implementação na modelagem matemática, além de diferentes
modelos de turbulência RANS. Os resultados foram comparados a dados de experimentos
em túnel de vento encontrados na literatura para validação das simulações numéricas. Foi
investigada a sensibilidade do campo de velocidade em relação aos parâmetros
morfológicos das barreiras vegetais e à porosidade das barreiras artificiais. Os modelos
apresentaram melhor predição do escoamento na região interior da barreira, e tiveram
menor precisão na predição dos resultados de esteira próxima para todos os cenários
(subestimativa do coeficiente adimensional de redução da velocidade). O comportamento
dos modelos de turbulência RANS foi bastante similar com diferenças da ordem de 12%
para média e alta densidades e 34% para baixa densidade de árvores na barreira. O
emprego do perfil vertical do coeficiente de resistência inercial para a barreira natural
melhorou a predição do escoamento dentro da barreira de árvores, influenciou a formação
da região de abrigo e a velocidade de fricção na região a jusante. Adicionalmente, o
parâmetro porosidade da barreira artificial teve papel importante no comportamento da
velocidade de fricção para estes casos. O aumento da porosidade levou à redução mais
branda da velocidade de fricção na região de proteção a jusante da barreira, que foi 32%
menor quando a porosidade aumentou para 60%, porém aumentou o alcance da área de
proteção na esteira. Com o presente trabalho foi possível compreender de forma detalhada
o escoamento modificado por barreiras porosas para atenuação da velocidade do vento e
identificar melhores práticas de modelagem matemática destas estruturas com vistas a
aplicação em estudos completos envolvendo a erosão de pilhas de estocagem de materiais
granulados e vias de tráfego em pátios industriais.
