Modelagem e simulação computacional das concentrações de oxigênio dissolvido e da demanda bioquímica de oxigênio usando relações cinéticas de Holling tipo III

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cajas Guaca, Denis, 1983-
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641678
Resumo: Orientador: Elaine Cristina Catapani Poletti
id UNICAMP-30_ab5fc40d13e07b5ac060b46ce66696e4
oai_identifier_str oai::1165428
network_acronym_str UNICAMP-30
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository_id_str
spelling Modelagem e simulação computacional das concentrações de oxigênio dissolvido e da demanda bioquímica de oxigênio usando relações cinéticas de Holling tipo IIIModeling and computer simulation of dissolved oxygen and biochemical oxygen demand concentrations using Holling type III kinetic relationshipsModelagem matemáticaEquação de difusão-advecção-reaçãoDispersão de poluentesDiferenças finitasÁgua - QualidadeMathematical modelingDiffusion-advection-reaction equationPollutant dispersionFinite differencesWater qualityOrientador: Elaine Cristina Catapani PolettiTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de TecnologiaResumo: Os modelos matemáticos têm sido amplamente utilizados para o estudo da qualidade da água. No tocante à poluição dos recursos hídricos por matéria orgânica, o oxigênio dissolvido (OD) e a demanda bioquímica de oxigênio (DBO) são indicadores importantes para seu monitoramento. Desta forma, esta pesquisa, apresenta um modelo matemático bidimensional no espaço que evolui no tempo, para o estudo das variações de concentrações destas variáveis, através de um sistema acoplado de equações diferenciais parciais não-lineares, do tipo difusão-advecção-reação, com reações cinéticas de Holling tipo III entre OD e DBO. Analisa-se sob algumas simplificações a estabilidade dos pontos de equilíbrio do modelo. Propõe-se uma solução aproximada utilizando-se o método de diferenças finitas centradas (DFC) para as variáveis espaciais e o método de Crank-Nicolson para a variável temporal. Devido às oscilações espúrias da solução numérica obtida através do método DFC, pela dominância do termo advectivo, foi implementado o esquema Scharfetter-Gummel, o qual tornou-se uma ferramenta útil para a obtenção dos resultados. As simulações computacionais foram realizadas no software Matlab, num domínio retangular. Para o transporte advectivo foram consideradas as influências do vento e da correnteza dada por um perfil parabólico. Foram realizadas uma série de simulações numéricas espaço - temporais e descobrimos que o modelo permite analisar as regiões com maiores e/ou menores concentrações de OD e DBO, assim como as variações temporais das concentrações em pontos específicos do domínio, e da influência do transporte difusivo - advectivo no processo de transferência de massa.Abstract: Mathematical models have been widely used for the study of water quality. Regarding the pollution of water resources by organic matter, dissolved oxygen (DO) and biochemical oxygen demand (BOD) are important indicators for their monitoring. In this way, this research presents a two-dimensional mathematical model in space that evolves over time, for the study of the variations in concentrations of these variables, through a coupled system of non-linear partial differential equations, with Holling type III reaction kinetics between DO and BOD. Under some simplifications, the stability of the equilibrium points of the model is analyzed. An approximate solution is proposed using the centered finite difference (CFD) method for spatial variables and the Crank-Nicolson method for the temporal variable. Due to the spurious oscillations of the numerical solution obtained through the CFD method, by the dominance of the advective term, the Scharfetter- Gummel scheme was implemented, which has become a useful tool for obtaining the results. Computer simulations were performed using Matlab software, in a rectangular domain. For the advective transport, the influences of the wind and the current given by a parabolic profile were considered. We performed a series of numerical space-time simulations and found that the model allows the analysis of regions with higher and/or lower DO and BOD concentrations, as well as the temporal variations of concentrations at specific points in the domain, and the influence of diffusive-advective transport in the mass transfer process.DoutoradoAmbienteDoutora em TecnologiaCAPES001[s.n.]Poletti, Elaine Cristina Catapani, 1975-Delboni, Roberta ReginaMeyer, João Frederico da Costa AzevedoSilveira, Graciele ParaguaiaOliveira, Renata Zotin Gomes deUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de TecnologiaPrograma de Pós-Graduação em TecnologiaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASCajas Guaca, Denis, 1983-20212021-05-17T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online ( 91 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641678CAJAS GUACA, Denis. Modelagem e simulação computacional das concentrações de oxigênio dissolvido e da demanda bioquímica de oxigênio usando relações cinéticas de Holling tipo III . 2021. 1 recurso online ( 91 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia, Limeira, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641678. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1165428Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-06-28T11:07:41Zoai::1165428Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2021-06-28T11:07:41Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
dc.title.none.fl_str_mv Modelagem e simulação computacional das concentrações de oxigênio dissolvido e da demanda bioquímica de oxigênio usando relações cinéticas de Holling tipo III
Modeling and computer simulation of dissolved oxygen and biochemical oxygen demand concentrations using Holling type III kinetic relationships
title Modelagem e simulação computacional das concentrações de oxigênio dissolvido e da demanda bioquímica de oxigênio usando relações cinéticas de Holling tipo III
spellingShingle Modelagem e simulação computacional das concentrações de oxigênio dissolvido e da demanda bioquímica de oxigênio usando relações cinéticas de Holling tipo III
Cajas Guaca, Denis, 1983-
Modelagem matemática
Equação de difusão-advecção-reação
Dispersão de poluentes
Diferenças finitas
Água - Qualidade
Mathematical modeling
Diffusion-advection-reaction equation
Pollutant dispersion
Finite differences
Water quality
title_short Modelagem e simulação computacional das concentrações de oxigênio dissolvido e da demanda bioquímica de oxigênio usando relações cinéticas de Holling tipo III
title_full Modelagem e simulação computacional das concentrações de oxigênio dissolvido e da demanda bioquímica de oxigênio usando relações cinéticas de Holling tipo III
title_fullStr Modelagem e simulação computacional das concentrações de oxigênio dissolvido e da demanda bioquímica de oxigênio usando relações cinéticas de Holling tipo III
title_full_unstemmed Modelagem e simulação computacional das concentrações de oxigênio dissolvido e da demanda bioquímica de oxigênio usando relações cinéticas de Holling tipo III
title_sort Modelagem e simulação computacional das concentrações de oxigênio dissolvido e da demanda bioquímica de oxigênio usando relações cinéticas de Holling tipo III
author Cajas Guaca, Denis, 1983-
author_facet Cajas Guaca, Denis, 1983-
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Poletti, Elaine Cristina Catapani, 1975-
Delboni, Roberta Regina
Meyer, João Frederico da Costa Azevedo
Silveira, Graciele Paraguaia
Oliveira, Renata Zotin Gomes de
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Tecnologia
Programa de Pós-Graduação em Tecnologia
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
dc.contributor.author.fl_str_mv Cajas Guaca, Denis, 1983-
dc.subject.por.fl_str_mv Modelagem matemática
Equação de difusão-advecção-reação
Dispersão de poluentes
Diferenças finitas
Água - Qualidade
Mathematical modeling
Diffusion-advection-reaction equation
Pollutant dispersion
Finite differences
Water quality
topic Modelagem matemática
Equação de difusão-advecção-reação
Dispersão de poluentes
Diferenças finitas
Água - Qualidade
Mathematical modeling
Diffusion-advection-reaction equation
Pollutant dispersion
Finite differences
Water quality
description Orientador: Elaine Cristina Catapani Poletti
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021
2021-05-17T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641678
CAJAS GUACA, Denis. Modelagem e simulação computacional das concentrações de oxigênio dissolvido e da demanda bioquímica de oxigênio usando relações cinéticas de Holling tipo III . 2021. 1 recurso online ( 91 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia, Limeira, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641678. Acesso em: 3 set. 2024.
url https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641678
identifier_str_mv CAJAS GUACA, Denis. Modelagem e simulação computacional das concentrações de oxigênio dissolvido e da demanda bioquímica de oxigênio usando relações cinéticas de Holling tipo III . 2021. 1 recurso online ( 91 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia, Limeira, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641678. Acesso em: 3 set. 2024.
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1165428
Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
1 recurso online ( 91 p.) : il., digital, arquivo PDF.
dc.publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
instname_str Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron_str UNICAMP
institution UNICAMP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.mail.fl_str_mv sbubd@unicamp.br
_version_ 1809189174457139200

Registros relacionados