INVESTIGAÇÃO DO ESCOAMENTO ATMOSFÉRICO TURBULENTO MODIFICADO POR BARREIRAS POROSAS ARTIFICIAIS E NATURAIS APLICADAS NO CONTROLE DA EROSÃO EÓLICA DE MATERIAIS GRANULADOS
| bibo.pageEnd | 188 | |
| dc.contributor.advisor1 | Santos, Jane Meri | |
| dc.contributor.advisor1ID | https://orcid.org/0000000339332849 | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0120226021957540 | |
| dc.contributor.author | Stocco, Jamily Faé | |
| dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0000-0002-0406-8649 | |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/1049125044648257 | |
| dc.contributor.referee1 | Sartim, Rafael | |
| dc.contributor.referee1ID | https://orcid.org/0000-0002-5678-2027 | |
| dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0380809249444032 | |
| dc.contributor.referee2 | Goulart, Elisa Valentim | |
| dc.contributor.referee2ID | https://orcid.org/0000000200510778 | |
| dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/0014236670973457 | |
| dc.contributor.referee3 | Loredo-Souza, Acir Mércio | |
| dc.contributor.referee3ID | https://orcid.org/0000-0002-6648-8315 | |
| dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/3228405841684399 | |
| dc.date.accessioned | 2024-05-30T00:49:36Z | |
| dc.date.available | 2024-05-30T00:49:36Z | |
| dc.date.issued | 2021-08-17 | |
| dc.description.abstract | The emission of particulate matter and its transport into the atmosphere result in increased concentrations of particles in the atmosphere, causing degradation of air quality and potential generation of risks to human health. The presence of wind barriers around industrial yards of granular materials storage piles is an important method of controlling these fugitive emissions by reducing the near surface wind velocity. Such importance in erosion control motivated the present work, which aims to study turbulent atmospheric flow in the presence of natural and artificial barriers, in order to analyze its influence in reducing the flow velocity and the shelter region due to its presence. Numerical simulations of atmospheric flow through wind barriers were performed using different mathematical modeling setup, in addition to different RANS turbulence models. The results were compared to data from wind tunnel experiments found in the literature to validate the numerical simulations. The sensitivity of the velocity field in relation to the morphological parameters of plant barriers and the porosity of artificial barriers was investigated. The models showed better flow prediction in the inner region of the barrier, and had less precision in predicting the wake results for all scenarios (underestimation of the dimensionless coefficient of velocity reduction). The behavior of the RANS turbulence models was very similar with differences of around 12% for medium and high densities and 34% for low density of trees in the barrier. The use of the vertical profile of the inertial resistance coefficient for the natural barrier improved the flow prediction within the tree barrier, influenced the formation of the shelter region and the friction velocity in the downstream region. Additionally, the porosity parameter of the artificial barrier played an important role in reducing the friction speed for these cases. The increase in porosity led to a milder reduction in the friction velocity in the protection region downstream of the barrier, which was 32% lower when the porosity increased to 60%, but increased the protection area due to the barrier. With the present work it was possible to understand in detail the flow modified by porous barriers to attenuate the wind velocity and to identify best practices of mathematical modeling of porous barriers with a view to application in complete studies involving the erosion of granular materials storage piles and roads in industrial yards. | |
| dc.description.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. | |
| dc.description.sponsorship | Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | |
| dc.format | Text | |
| dc.identifier.uri | https://dspace5.ufes.br/handle/10/14840 | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal do Espírito Santo | |
| dc.publisher.country | BR | |
| dc.publisher.course | Mestrado em Engenharia Ambiental | |
| dc.publisher.department | Centro Tecnológico | |
| dc.publisher.initials | UFES | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental | |
| dc.rights | open access | |
| dc.subject | Poluição do ar | |
| dc.subject | engenharia ambiental | |
| dc.subject.br-rjbn | subject.br-rjbn | |
| dc.subject.cnpq | Engenharia Sanitária | |
| dc.title | INVESTIGAÇÃO DO ESCOAMENTO ATMOSFÉRICO TURBULENTO MODIFICADO POR BARREIRAS POROSAS ARTIFICIAIS E NATURAIS APLICADAS NO CONTROLE DA EROSÃO EÓLICA DE MATERIAIS GRANULADOS | |
| dc.title.alternative | INVESTIGATION OF TURBULENT ATMOSPHERIC FLOW MODIFIED BY ARTIFICIAL AND NATURAL POROUS BARRIERS APPLIED TO CONTROL THE WIND EROSION OF GRANULATED MATERIALS | |
| dc.type | masterThesis |
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