Análise da influência da rugosidade superficial na simulação da camada limite atmosférica em uma topografia complexa empregando a dinâmica dos fluidos computacional

• Autor(a) principal: Costa, Anderson Werner Vieira
• Data de Publicação: 2012
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/75833
• topic: Engenharia mecânica; Roughness height; Wind flow; Fluid mechanics; Numerical simulation

Este trabalho apresenta um estudo numérico do escoamento do ar sobre um modelo reduzido de um terreno complexo empregando a Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD). Tendo como foco a análise da influência de diferentes valores de altura de rugosidade superficial para um escoamento de vento sobre um modelo de geometria complexa, através de simulação numérica por CFD são avaliados os perfis de velocidade para diferentes alturas em pontos pré-definidos, a montante e à jusante do morro principal contido no modelo reduzido onde o escoamento de vento é simulado, para cada valor de rugosidade. Estas verificações foram sugeridas em uma dissertação de mestrado, onde foram feitas simulações do escoamento de vento sobre um modelo computacional reduzido de um terreno de uma região acidentada, utilizando diferentes modelos de turbulência. Os resultados foram comparados com os dados obtidos em um experimento em túnel de vento. A simulação numérica realizada procura reproduzir as condições do experimento, contudo a definição do parâmetro de rugosidade superficial é difícil, devido à forma como os modelos são construídos experimentalmente, sendo assim necessária uma investigação numérica deste parâmetro. A partir da análise da influência da altura de rugosidade nos resultados numéricos, pretende-se contribuir para a correta definição dos parâmetros de modelagem numérica para reprodução correta das condições experimentais, e maior aproximação dos resultados obtidos no experimento, principalmente na região de separação da camada limite. As equações fundamentadas na mecânica dos fluidos são resolvidas em uma plataforma computacional, onde um escoamento de vento típico é simulado atravessando o volume de controle, que engloba a região em análise, referente a um modelo reduzido representativo do Morro do Jaburu, localizado em Vitória, no estado do Espírito Santo, Brasil; e traçado através de suas curvas de nível. A análise é feita através do software de simulação fluido dinâmica ANSYS Fluent 13.0, a partir de um modelo computacional já definido. As simulações são realizadas no centro de supercomputação (CESUP) da UFRGS. Após as simulações, são obtidos dados da distribuição de velocidade sobre o terreno, e dos perfis de velocidade em relação à altura, em pontos localizados em um plano vertical longitudinal do modelo simulado. Os resultados são comparados com as informações numéricas e experimentais anteriormente publicadas. Importantes alterações dos resultados na região de separação da camada limite são observadas.