ANÁLISE E MODELAGEM MATEMÁTICA DA EVOLUÇÃO TEMPORAL DE EMISSÕES CONTÍNUAS EM UM DOSSEL URBANO IDEALIZADO

Nome: Larissa Santos Coutinho Jorge
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 19/12/2022
Orientador:

Nome	Papel
Elisa Valentim Goulart	Orientador

Banca:

Nome	Papel
Bruno Furieri	Examinador Interno
Elisa Valentim Goulart	Orientador
Lya Lugon Cornejo Vom Marttens	Examinador Externo
Neyval Costa Reis Jr.	Coorientador

Resumo: No presente estudo são avaliados o escoamento e dispersão de um escalar dentro de
uma matriz de obstáculos. São realizadas simulações numéricas utilizando um modelo de
rede de ruas transiente, em que sua ideia básica consiste na divisão de uma área urbana em
caixas conectadas, podendo estas ser ruas ou interseções. O objetivo do modelo é fornecer
os valores de concentração média dentro de cada localização. É sabido que em situações
reais, a velocidade do vento pode apresentar-se de maneira altamente variável, no tempo e
no espaço. Dessa maneira, modelar essas informações não é algo simples. Em se tratando
de abordagens baseadas em CFD, resultados obtidos a partir de DNS (Direct Numerical
Simulation) são mais representativos da realidade, uma vez que nesse método todas as escalas
de um escoamento turbulento são resolvidas. Diante disso, neste estudo foram avaliados
o escoamento e dispersão de um escalar passivo através de uma rede de ruas composta
por edifícios retangulares. Inicialmente, foi realizada uma análise das características gerais
do escoamento e dispersão dentro do dossel, por meio da avaliação da evolução temporal
das velocidades, responsáveis pelo transporte advectivo. Foi verificado que as velocidades
apresentam caráter altamente tridimensional e flutuante por entre as ruas da matriz, com
as maiores flutuações ocorrendo em regiões de interseções de ruas. No que diz respeito
ao processo dispersivo, os resultados evidenciaram a influência da dispersão topológica na
distribuição da pluma de escalar dentro do dossel, em que as regiões de interseção atuam
amplificando o transporte para as ruas subsequentes. A aplicabilidade do modelo de rede
de ruas foi verificada a partir de comparações com dados de DNS, demonstrando a sua
capacidade na predição das concentrações e no comportamento geral da pluma, onde os
principais aspectos associados a dispersão foram evidenciados. À vista disso, com o objetivo
de identificar a influência das velocidades na dispersão do escalar, foram adotados dados de
referência provenientes de simulações DNS para a obtenção dos resultados do modelo de
rede de ruas. Sendo as velocidades caracterizadas em quatro alturas distintas, 0, 03125H,
0, 25H, 0, 5H e 0, 75H. De um modo geral, os níveis de concentração mostraram-se mais
significativos em locais no entorno do local de emissão. Além disso, foi observado que a
medida em que se altera os dados de entrada de velocidade, ocorreram alterações no processo
dispersivo, principalmente no que diz respeito a variabilidade temporal e espacial do escalar
por entre as ruas do dossel. Por fim, alterações nos níveis de flutuação de concentração dentro
do dossel também foram identificadas. Evidenciou-se que as flutuações de concentração
foram mais intensas em todo o dossel, para o campo de velocidades mais estocástico, sendo
as mais significativas ocorrendo para velocidades em regiões próximas ao solo.