Modelo hidrodinâmico e de transporte bidimensional de grade não estruturada para lagos rasos
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2010 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10183/31775 |
Resumo: | Devido à proximidade de grandes cidades, ecossistemas aquáticos são alvos de despejos industriais, esgotos domésticos e resíduos sólidos. Modelos matemáticos são largamente utilizados para entender os padrões de fluxo e o transporte de substâncias nestes ecossistemas. Neste trabalho, desenvolveu-se um modelo hidrodinâmico e de transporte de poluentes bidimensional para corpos d’água rasos que utiliza grades não estruturadas. O modelo foi desenvolvido em dois módulos: hidrodinâmico e de transporte de massa. O módulo hidrodinâmico utiliza as equações completas de Saint Venant para quantificação da circulação em corpos d’águas. No módulo hidrodinâmico aqui desenvolvido é feito um aperfeiçoamento de um esquema semi-implícito de diferenças finitas utilizado no modelo IPH-ECO para um esquema semi-implícito de volumes finitos. O módulo de transporte de massa, por sua vez, representa o transporte de um escalar conservativo sob influência dos processos físicos do meio. Dois esquemas foram empregados e comparados para a solução numérica da equação de transporte: um esquema de diferenças centrais e um esquema com limitador de fluxo. O modelo foi aplicado em um estudo de caso simplificado formado por uma lagoa circular e no rio Guaíba. O módulo hidrodinâmico foi avaliado através de testes de conservação de volume feitos comparando com os resultados encontrados nno modelo IPHECO na aplicação realizada na lagoa circular e na solução analítica no rio Guaíba. O módulo hidrodinâmico do modelo de grades não estruturadas (IPH-UnTRIM2D) mostrou-se mais conservativo que o modelo IPH-ECO em todos os cenários simulados na lagoa circular. A solução hidrodinâmica e de transporte do modelo de grades não estruturadas no estudo de caso idealizado no rio Guaíba representou meandros, sulcos, estreitamentos e alargamentos de canais com comprometimento com uma situação real. Quanto à simulação de transporte de escalares e poluentes, foi comprovada a eficiência do esquema com limitador de fluxo sobre os esquemas de diferenças centrais. Os testes de conservação de massa para diferentes cenários no rio Guaíba indicaram erros pouco significativos em ambos os esquemas quando comparados com a ordem de grandeza do ecossistema. |
id |
URGS_88d40876cb02a98e0df01ac96b3c3777 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:www.lume.ufrgs.br:10183/31775 |
network_acronym_str |
URGS |
network_name_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS |
repository_id_str |
1853 |
spelling |
Pereira, Fábio FariasCollischonn, WalterMarques, David Manuel Lelinho da Motta2011-09-14T06:01:47Z2010http://hdl.handle.net/10183/31775000776822Devido à proximidade de grandes cidades, ecossistemas aquáticos são alvos de despejos industriais, esgotos domésticos e resíduos sólidos. Modelos matemáticos são largamente utilizados para entender os padrões de fluxo e o transporte de substâncias nestes ecossistemas. Neste trabalho, desenvolveu-se um modelo hidrodinâmico e de transporte de poluentes bidimensional para corpos d’água rasos que utiliza grades não estruturadas. O modelo foi desenvolvido em dois módulos: hidrodinâmico e de transporte de massa. O módulo hidrodinâmico utiliza as equações completas de Saint Venant para quantificação da circulação em corpos d’águas. No módulo hidrodinâmico aqui desenvolvido é feito um aperfeiçoamento de um esquema semi-implícito de diferenças finitas utilizado no modelo IPH-ECO para um esquema semi-implícito de volumes finitos. O módulo de transporte de massa, por sua vez, representa o transporte de um escalar conservativo sob influência dos processos físicos do meio. Dois esquemas foram empregados e comparados para a solução numérica da equação de transporte: um esquema de diferenças centrais e um esquema com limitador de fluxo. O modelo foi aplicado em um estudo de caso simplificado formado por uma lagoa circular e no rio Guaíba. O módulo hidrodinâmico foi avaliado através de testes de conservação de volume feitos comparando com os resultados encontrados nno modelo IPHECO na aplicação realizada na lagoa circular e na solução analítica no rio Guaíba. O módulo hidrodinâmico do modelo de grades não estruturadas (IPH-UnTRIM2D) mostrou-se mais conservativo que o modelo IPH-ECO em todos os cenários simulados na lagoa circular. A solução hidrodinâmica e de transporte do modelo de grades não estruturadas no estudo de caso idealizado no rio Guaíba representou meandros, sulcos, estreitamentos e alargamentos de canais com comprometimento com uma situação real. Quanto à simulação de transporte de escalares e poluentes, foi comprovada a eficiência do esquema com limitador de fluxo sobre os esquemas de diferenças centrais. Os testes de conservação de massa para diferentes cenários no rio Guaíba indicaram erros pouco significativos em ambos os esquemas quando comparados com a ordem de grandeza do ecossistema.Aquatics ecossistems around large towns are always exposed waste domestic and industrial and solid residues. Mathematical models are widely used to understand flow patterns and transport of mass in these ecosystems. In this work a model was developed on unstructured two-dimensional complex dynamic model for shallow lakes. The model was divided in two modules: (a) hydrodynamic module, describing quantitative flows and water level; (b) a mass transport module. The hydrodynamic module solves Saint Venant equations to quantify water circulation in a water body. Futhermore, the hydrodynamic module was improved to semiimplicit finite volume scheme. The mass transport module represents transport of a conservative scalar under the physical processes influence. Two schemes were used and compared to the transport equation numerical solution : a central difference scheme and a flux limiter scheme. The model was applied in the circular lake and river Guaíba. The hydrodynamic module was validated by evaluating tests of volume conservation made comparing with results of the model IPH-ECO and analytical solution. It proved to be more conservative than the model IPH-ECO in all scenarios simulated in the circular lake. The hydrodynamic and transport solution in river Guaíba study case represented bends, grooves, and channels widening and narrowing. In the transport simulation, the flux limiter scheme was more efficient than central differences scheme. Futhermore, mass conservation tests for different scenarios in Guaíba indicated minor errors in both schemes when compared with ecosystem magnitude.application/pdfporModelos hidrodinamicosTransporte de massaHidrodinâmicaLagosEstuáriosModelo IPH-ECOGuaíba, Lago (RS)Hydrodynamic modelRiver GuaíbaUNTRIMMass transportModelo hidrodinâmico e de transporte bidimensional de grade não estruturada para lagos rasosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisUniversidade Federal do Rio Grande do SulInstituto de Pesquisas HidráulicasPrograma de Pós-Graduação em Recursos Hídricos e Saneamento AmbientalPorto Alegre, BR-RS2010mestradoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGSinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)instacron:UFRGSTEXT000776822.pdf.txt000776822.pdf.txtExtracted Texttext/plain150474http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/31775/2/000776822.pdf.txtaea0936416e08b9a79dcb6625f035bfdMD52ORIGINAL000776822.pdf000776822.pdfTexto completoapplication/pdf4784394http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/31775/1/000776822.pdfd16f7006133fd60613fb28c91df975f9MD51THUMBNAIL000776822.pdf.jpg000776822.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1258http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/31775/3/000776822.pdf.jpg44b6570a181c99f346ef172e6ab399c9MD5310183/317752024-02-03 06:07:36.986299oai:www.lume.ufrgs.br:10183/31775Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://lume.ufrgs.br/handle/10183/2PUBhttps://lume.ufrgs.br/oai/requestlume@ufrgs.br||lume@ufrgs.bropendoar:18532024-02-03T08:07:36Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)false |
dc.title.pt_BR.fl_str_mv |
Modelo hidrodinâmico e de transporte bidimensional de grade não estruturada para lagos rasos |
title |
Modelo hidrodinâmico e de transporte bidimensional de grade não estruturada para lagos rasos |
spellingShingle |
Modelo hidrodinâmico e de transporte bidimensional de grade não estruturada para lagos rasos Pereira, Fábio Farias Modelos hidrodinamicos Transporte de massa Hidrodinâmica Lagos Estuários Modelo IPH-ECO Guaíba, Lago (RS) Hydrodynamic model River Guaíba UNTRIM Mass transport |
title_short |
Modelo hidrodinâmico e de transporte bidimensional de grade não estruturada para lagos rasos |
title_full |
Modelo hidrodinâmico e de transporte bidimensional de grade não estruturada para lagos rasos |
title_fullStr |
Modelo hidrodinâmico e de transporte bidimensional de grade não estruturada para lagos rasos |
title_full_unstemmed |
Modelo hidrodinâmico e de transporte bidimensional de grade não estruturada para lagos rasos |
title_sort |
Modelo hidrodinâmico e de transporte bidimensional de grade não estruturada para lagos rasos |
author |
Pereira, Fábio Farias |
author_facet |
Pereira, Fábio Farias |
author_role |
author |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Pereira, Fábio Farias |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Collischonn, Walter |
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv |
Marques, David Manuel Lelinho da Motta |
contributor_str_mv |
Collischonn, Walter Marques, David Manuel Lelinho da Motta |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Modelos hidrodinamicos Transporte de massa Hidrodinâmica Lagos Estuários Modelo IPH-ECO Guaíba, Lago (RS) |
topic |
Modelos hidrodinamicos Transporte de massa Hidrodinâmica Lagos Estuários Modelo IPH-ECO Guaíba, Lago (RS) Hydrodynamic model River Guaíba UNTRIM Mass transport |
dc.subject.eng.fl_str_mv |
Hydrodynamic model River Guaíba UNTRIM Mass transport |
description |
Devido à proximidade de grandes cidades, ecossistemas aquáticos são alvos de despejos industriais, esgotos domésticos e resíduos sólidos. Modelos matemáticos são largamente utilizados para entender os padrões de fluxo e o transporte de substâncias nestes ecossistemas. Neste trabalho, desenvolveu-se um modelo hidrodinâmico e de transporte de poluentes bidimensional para corpos d’água rasos que utiliza grades não estruturadas. O modelo foi desenvolvido em dois módulos: hidrodinâmico e de transporte de massa. O módulo hidrodinâmico utiliza as equações completas de Saint Venant para quantificação da circulação em corpos d’águas. No módulo hidrodinâmico aqui desenvolvido é feito um aperfeiçoamento de um esquema semi-implícito de diferenças finitas utilizado no modelo IPH-ECO para um esquema semi-implícito de volumes finitos. O módulo de transporte de massa, por sua vez, representa o transporte de um escalar conservativo sob influência dos processos físicos do meio. Dois esquemas foram empregados e comparados para a solução numérica da equação de transporte: um esquema de diferenças centrais e um esquema com limitador de fluxo. O modelo foi aplicado em um estudo de caso simplificado formado por uma lagoa circular e no rio Guaíba. O módulo hidrodinâmico foi avaliado através de testes de conservação de volume feitos comparando com os resultados encontrados nno modelo IPHECO na aplicação realizada na lagoa circular e na solução analítica no rio Guaíba. O módulo hidrodinâmico do modelo de grades não estruturadas (IPH-UnTRIM2D) mostrou-se mais conservativo que o modelo IPH-ECO em todos os cenários simulados na lagoa circular. A solução hidrodinâmica e de transporte do modelo de grades não estruturadas no estudo de caso idealizado no rio Guaíba representou meandros, sulcos, estreitamentos e alargamentos de canais com comprometimento com uma situação real. Quanto à simulação de transporte de escalares e poluentes, foi comprovada a eficiência do esquema com limitador de fluxo sobre os esquemas de diferenças centrais. Os testes de conservação de massa para diferentes cenários no rio Guaíba indicaram erros pouco significativos em ambos os esquemas quando comparados com a ordem de grandeza do ecossistema. |
publishDate |
2010 |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2010 |
dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2011-09-14T06:01:47Z |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
format |
masterThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
http://hdl.handle.net/10183/31775 |
dc.identifier.nrb.pt_BR.fl_str_mv |
000776822 |
url |
http://hdl.handle.net/10183/31775 |
identifier_str_mv |
000776822 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS instname:Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) instacron:UFRGS |
instname_str |
Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) |
instacron_str |
UFRGS |
institution |
UFRGS |
reponame_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS |
collection |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS |
bitstream.url.fl_str_mv |
http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/31775/2/000776822.pdf.txt http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/31775/1/000776822.pdf http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/31775/3/000776822.pdf.jpg |
bitstream.checksum.fl_str_mv |
aea0936416e08b9a79dcb6625f035bfd d16f7006133fd60613fb28c91df975f9 44b6570a181c99f346ef172e6ab399c9 |
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 MD5 |
repository.name.fl_str_mv |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) |
repository.mail.fl_str_mv |
lume@ufrgs.br||lume@ufrgs.br |
_version_ |
1810085208835227648 |