Modelação física e numérica do escoamento atmosférico em ambiente urbano

• Autor(a) principal: Pestana, João Pedro Freitas
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/28207
• topic: CFD; PIV; Modelação física; Modelação numérica; Escoamento atmosférico

crescimento das áreas urbanas, aliado ao contínuo aumento da população e da mobilidade urbana, têm contribuído para uma contínua pressão sobre o setor dos transportes, nomeadamente o modo rodoviário. A nível ambiental, esta pressão tem vindo a ser traduzida pelas emissões atmosféricas e no consequente impacto na qualidade do ar em áreas urbanas. Apesar dos níveis de concentração de poluentes atmosféricos terem sido reduzidos nas duas últimas décadas continuam a verificar-se excedências aos valores limite estabelecidos para salvaguarda da saúde humana e dos ecossistemas em diversas cidades europeias. A modelação numérica com recurso a modelos CFD (Computational Fluid Dynamics) tem evoluído nos últimos anos como uma ferramenta de apoio à avaliação do conforto e saúde humana, tanto em termos da análise do escoamento na camada limite atmosférica, como na avaliação da qualidade do ar à escala urbana. No entanto, um dos principais desafios na modelação numérica prende-se com a calibração e validação dos seus resultados com dados experimentais. Face à dificuldade de obter dados reais, a modelação física em túnel de vento apresenta-se como uma ferramenta essencial neste processo, pois permite garantir que os resultados modelados são fidedignos. Neste sentido, o principal objetivo da presente dissertação consistiu na avaliação do escoamento atmosférico em ambiente urbano, tanto em termos dos padrões de vento como em termos de qualidade do ar. Para tal procedeu-se à aplicação e avaliação da técnica de modelação física em túnel de vento, com o objetivo de avaliar o desempenho do modelo CFD VADIS. Posteriormente foi avaliado o escoamento atmosférico em ambiente urbano com dados de emissões fornecidos pelos modelos VSP e TREM. Por fim foi criado uma base de dados do escoamento atmosférico e de qualidade do ar com o objetivo de aplicar um modelo de redes neuronais artificiais, estabelecendo relações entre concentrações de poluentes atmosféricos, emissões e escoamento atmosférico, de maneira a comunicar as concentrações a que os cidadãos estão expostos. Na avaliação do modelo numérico, os resultados evidenciaram a influência da geometria dos edifícios no comportamento do escoamento, com implicações diretas em termos de conforto das pessoas e na dispersão de poluentes atmosféricos. Na avaliação do escoamento atmosférico, apesar dos desenvolvimentos nos modelos de qualidade do ar, as emissões do tráfego rodoviário constituem uma variável de grande relevância que influencia a precisão global dos resultados simulados. Por fim, a capacidade de estimativa demonstrada pelo modelo de RNA permitiu que o modelo pudesse ser aplicado com sucesso, sendo uma abordagem alternativa fiável na estimativa de concentrações de PM10.