Desenvolvimento de algoritmo para a modelação do vento em mesoescala sobre terrenos irregulares pelo método dos elementos finitos
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 1996 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
Texto Completo: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-01082024-171639/ |
Resumo: | A modelação do vento numa bacia hidrográfica pode se tomar uma ferramenta poderosa para a engenharia de recursos hídricos, auxiliando estudos hidrológicos (evaporação, evapotranspiração, distribuição de umidade, chuva, etc) e ambientais (dispersão de poluentes no ar). Neste trabalho é desenvolvido um algoritmo matemático em microcomputador para descrever o campo de velocidades do vento em mesoescala sobre terrenos irregulares. O método numérico empregado é o dos elementos finitos, e a principal razão é por ele ser mais adequado na representação do domínio a ser estudado. O algoritmo fornece informações sobre a velocidade do vento, bem como da pressão e temperatura do ar ao longo do tempo. O domínio do problema considerado é bidimensional, no plano vertical x-z, porém, também podem ser estimados os valores da velocidade do vento na direção y. É adotado um modelo de turbulência simples, sem equações de transporte. A discretização dos domínios estudados é feita por elementos isoparamétricos quadráticos. São simulados três casos distintos, sendo o primeiro um terreno plano, o segundo um obstáculo triangular e o terceiro uma topografia real. Os resultados obtidos em todas as aplicações podem ser considerados razoáveis, mais ainda não são aceitáveis do ponto de vista qualitativo, devido a erros numéricos associados às muitas simplificações do algoritmo matemático. |
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Desenvolvimento de algoritmo para a modelação do vento em mesoescala sobre terrenos irregulares pelo método dos elementos finitosDevelopment of an algorithm for the mesoscale modeling of the wind over irregular terrains by the finite element methodelementos finitosfinite elementmesoscale modelingmodelação em mesoescalaventowindA modelação do vento numa bacia hidrográfica pode se tomar uma ferramenta poderosa para a engenharia de recursos hídricos, auxiliando estudos hidrológicos (evaporação, evapotranspiração, distribuição de umidade, chuva, etc) e ambientais (dispersão de poluentes no ar). Neste trabalho é desenvolvido um algoritmo matemático em microcomputador para descrever o campo de velocidades do vento em mesoescala sobre terrenos irregulares. O método numérico empregado é o dos elementos finitos, e a principal razão é por ele ser mais adequado na representação do domínio a ser estudado. O algoritmo fornece informações sobre a velocidade do vento, bem como da pressão e temperatura do ar ao longo do tempo. O domínio do problema considerado é bidimensional, no plano vertical x-z, porém, também podem ser estimados os valores da velocidade do vento na direção y. É adotado um modelo de turbulência simples, sem equações de transporte. A discretização dos domínios estudados é feita por elementos isoparamétricos quadráticos. São simulados três casos distintos, sendo o primeiro um terreno plano, o segundo um obstáculo triangular e o terceiro uma topografia real. Os resultados obtidos em todas as aplicações podem ser considerados razoáveis, mais ainda não são aceitáveis do ponto de vista qualitativo, devido a erros numéricos associados às muitas simplificações do algoritmo matemático.The wind modeling in a catchment area may become a powerful tool for the water resources engineering, helping hydrological ( evaporation, evapotranspiration, air moisture distribution, rainfall, etc) and environmental studies (pollutants dispersion on the air). In this work, a mathematical algorithm is developed in a personal computer to describe the mesoscale wind velocity field over irregular terrains. The finite element method is used, and the main reason is it\' s better representation o f the domain to be studied. The algorithm gives information of the wind velocity, as well as the air pressure and temperature over the time. The considered problem domain is two- dimensional, in the vertical plane x-z, but the values of the wind velocity in the y-direction can be also evaluated. A simple turbulence model, without transport equations, is adopted. The discretization of the studied domains is done by quadratic isoparametric elements. Three distinct cases are simulated, the frrst a plain terrain, the second a triangular obstacle and the third a real topography. The obtained results in all applications can be considered reasonable, but not yet acceptable in a qualitative way, due the numerical errors associated with the many simplifications of the mathematical algorithm.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPRighetto, Antonio MarozziMello, Carlos Eduardo Ferraz de1996-03-22info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-01082024-171639/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2024-08-01T21:05:02Zoai:teses.usp.br:tde-01082024-171639Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212024-08-01T21:05:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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