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

bibo.pageEnd96
dc.contributor.advisor1Goulart, Elisa Valentim
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000200510778
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0014236670973457
dc.contributor.authorCorrêa, Nathalia Ribeiro
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4392926938053290
dc.contributor.referee1Cezana, Fernanda Capucho
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0009-0005-5461-5603
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5588829880965388
dc.contributor.referee2Furieri, Bruno
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000000297360250
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/6585455298349085
dc.date.accessioned2024-05-30T00:49:34Z
dc.date.available2024-05-30T00:49:34Z
dc.date.issued2021-02-03
dc.description.abstractThe mechanisms that influence the flow pattern and mass transport of the passive scalar in an urban environment were studied. The understanding of the dispersion of pollutants is not something simple to be studied due to the complexity that the obstacles generate in the atmospheric flow. Thus, there are gaps that must be investigated to better understand the processes that act in the transport of the pollutant, being a subsidy, for example, in the aid for decision making in emergency situations. In this study, the behavior of the flow and the dispersion of a scalar in different array configurations were evaluated. Firstly, the behavior of the plume and the flow dispersion and concentrations inside and above the canopy were evaluated, by means of horizontal and vertical fluxes that act in the transport of the scalar in the array, in an array of cubic buildings, aligned and of the same height. It was noted that the canyon regions capture pollutants due to recirculation. As for scalar fluxes, it was noticed that the vertical flux increases its participation in the transport of the pollutant out of the canopy as it moves away from the source of the source, especially at intersections. However, it was concluded that the horizontal flux is dominant in the transport of the scalar inside the canopy. The street network model and reference data from LES and DNS simulations and from wind tunnel experiments in idealized array, composed of buildings of the same height and rectangular, were used. The objective was to promote an asymmetric effect in the array, in contrast to idealized models in which the arrays are composed of square buildings. The array of rectangular buildings increases the complexity of the flow in the canopy analysis to create long streets, moving closer to reality, especially in European cities. That said, the influence of wind direction, source location and geometry of buildings in the array on the dispersion of a scalar in the urban canopy was evaluated. The application of the street model was corroborated for studies of urban dispersion in idealized arrays, showing that the model can predict the behavior of the plume and profiles of average concentrations, capturing the effects of topological dispersion. The wind direction, associated with the location of the source showed that the channeling of the flow is favored when the flow approaches parallel to the location of the source, resulting in average concentrations that are higher in the flow direction. In addition, regarding the influence of the geometry of the array, it was clear that the greater length of the streets favors the vertical transport of climbing out of the canopy. Thus, concentrations decline more quickly within the urban canopy when the array is made up of square buildings.
dc.description.resumoOs 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.
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Espírito Santo (FAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/14810
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Ambiental
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
dc.rightsopen access
dc.subjectModelo de rede de ruas
dc.subjectdispersão de poluentes
dc.subjecttúnel de vento
dc.subjectDNS
dc.subjectLES
dc.subjectdossel urbano
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia Sanitária
dc.titleEstudos dos mecanismos que influenciam o padrão de escoamento e transporte de massa do escalar passivo em diferentes configurações de matriz
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis

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