Estudos dos mecanismos que influenciam o padrão de escoamento e transporte de massa do escalar passivo em diferentes configurações de matriz

Nome: Nathalia Ribeiro Correa
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 03/02/2021
Orientador:

Nome	Papel
Elisa Valentim Goulart	Orientador

Banca:

Nome	Papel
Bruno Furieri	Examinador Interno
Elisa Valentim Goulart	Orientador
Fernanda Capucho Cezana	Examinador Externo
Neyval Costa Reis Jr.	Coorientador

Resumo: Os mecanismos que influenciam o padrão de escoamento e o transporte de massa do escalar
passivo em ambiente urbano foram estudados. A compreensão da dispersão de poluentes não é
algo simples de ser estudado pela complexidade que os obstáculos geram no escoamento
atmosférico. Assim, existem lacunas que devem ser investigadas a fim de melhor entender os
processos que atuam no transporte do poluente, sendo subsídio, por exemplo, no auxílio para
tomadas de decisão em situações de emergência. Nesse estudo, foram avaliados o
comportamento do escoamento e a dispersão de um escalar em diferentes configurações de
matrizes. Primeiramente, avaliou-se o comportamento da pluma e a dispersão escoamento e as
concentrações dentro e acima do dossel, por meio dos fluxos horizontais e vertical que atuam
no transporte do escalar na matriz, em uma matriz de prédios cúbicos, alinhados e de mesma
altura. Notou-se que as regiões de cânion capturam os poluentes devido a recirculação. Quanto
aos fluxos escalares, percebeu-se que o fluxo vertical aumenta sua participação no transporte
do poluente para fora do dossel à medida que se afasta da origem da fonte, principalmente nas
intersecções. No entanto, pôde-se concluir que o fluxo horizontal é dominante no transporte do
escalar dentro do dossel. Foi utilizado o modelo de rede de ruas e dados de referência de
simulações de LES e DNS e de experimentos de túnel de vento em matrizes idealizadas,
compostas por prédios de mesma altura e retangulares. O objetivo foi promover um efeito
assimétrico na matriz, em contraposição a modelos idealizados em que as matrizes são
compostas de prédios quadrados. A matriz de prédios retangulares aumenta a complexidade da
análise do escoamento no dossel, por criar ruas longas, aproximando-se mais da realidade,
principalmente de cidades europeias. Posto isso, avaliou-se a influência da direção do vento, da
localização da fonte e da geometria dos prédios na matriz na dispersão de um escalar no dossel
urbano. Corroborou-se a aplicação do modelo de ruas para estudos de dispersão urbana em
matrizes idealizadas, mostrando que o modelo é capaz de prever o comportamento da pluma e
dos perfis de concentrações médias, capturando os efeitos da dispersão topológica. A direção
do vento, associada a localização da fonte mostrou que a canalização do escoamento é
favorecida quando o escoamento se aproxima paralelamente à localização da fonte, resultando
em concentrações médias são mais altas na direção do escoamento. Além disso, quanto a
influência da geometria da matriz, ficou claro que o maior comprimento das ruas desfavorece
o transporte vertical do escalar para fora do dossel. Assim, as concentrações decaem mais
rapidamente dentro do dossel urbano quando a matriz é constituída de prédios quadrados.