ANÁLISE DOS PERFIS VERTICAIS DE UM ESCOAMENTO DE VENTO SOBRE INFLUÊNCIA DE UM CÂNION URBANO IDEALIZADO

  • Ronald da Silva
  • Rafael Maroneze
  • Danilo Nogueira Lemes Júnior
  • Felipe Denardin Costa
Rótulo ilha, calor, -, openfoam, simulação

Resumo

De acordo com a Organização das Nações Unidas (ONU), estima-se que, até 2030, cerca de 60% da população mundial esteja residindo em áreas urbanas. Essa nova dinâmica demográfica, causa alterações no espaço e acarreta mudanças no microclima local. Nesse sentido, a elevação da temperatura em áreas urbanizadas quando comparadas as áreas rurais adjacentes é denominado ilha de calor urbana (ICU) e afeta diretamente a qualidade de vida dos moradores das cidades. Dessa forma, o desenvolvimento de estratégias, visando formas de mitigação, se tornam necessários. Dentre as causas responsáveis pela formação, ou intensificação, de uma ICU, destaca-se a redução na velocidade do vento por conta da presença de cânions urbanos, que são áreas de intensa verticalização e adensamento das construções. Essa configuração impacta diretamente no balanço de energia próximo à superfície, dificultando a transferência de calor por convecção, da região superficial, para a parte superior da camada limite atmosférica. Dessa forma, o presente trabalho busca avaliar o impacto da presença de cânions urbanos sobre um escoamento idealizado. A simulação numérica foi realizada utilizando o software de código aberto de fluidodinâmica computacional OpenFoam. O domínio computacional utilizado consiste em quatro hexaedros, um de dimensões (8.75zc x 6.25zc x 3zc) e três de (zc x 0.5zc x zc), onde zc=40 m representa a altura do cânion. Na superfície inferior do domínio foi assumida a condição de não-escorregamento. Além disso, a velocidade de 10 m s-1 foi adotada como a do escoamento livre. A simulação foi realizada utilizando o solver de estado estacionário SimpleFoam e o modelo de turbulência k-ε, muito utilizado em aplicações de Engenharia. Os perfis verticais de velocidade foram analisados em duas regiões distintas. No local antes da presença do cânion, a velocidade do escoamento livre é constante até próximo à superfície. Por outro lado, no interior do cânion foi observada uma redução significativa na velocidade do escoamento. A presença do cânion reduz em até (1/5) a magnitude da velocidade, quando comparado aos mesmos níveis de altura da região sem essa influência. Todavia, acima do cânion (zc), a uma altura de 1.25zc o campo de velocidade não é afetado pela presença do cânion. Portanto, o arranjo geométrico do cânion urbano é uma variável muito importante a ser considerada para que estratégias de mitigação da ICU sejam desenvolvidas. É importante destacar que o presente trabalho se encontra em fase inicial de desenvolvimento e como perspectivas futuras para sua continuidade serão estudados diferentes arranjos de cânions visando minimizar seu efeito no escoamento. Ademais, serão implementados os mecanismos de transferência entre sólido e fluído, para tonar os experimentos numéricos fisicamente fiéis ao ambiente urbano real.

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Publicado
2020-11-20
Como Citar
DA SILVA, R.; MARONEZE, R.; NOGUEIRA LEMES JÚNIOR, D.; DENARDIN COSTA, F. ANÁLISE DOS PERFIS VERTICAIS DE UM ESCOAMENTO DE VENTO SOBRE INFLUÊNCIA DE UM CÂNION URBANO IDEALIZADO. Anais do Salão Internacional de Ensino, Pesquisa e Extensão, v. 12, n. 2, 20 nov. 2020.