Modelagem tridimensional da dispersão de efluentes em um trecho de rio utilizando a fluido dinamica computacional
| Autor: | Modenesi, Kelerson |
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| Přispěvatelé: | Nunhez, José Roberto, 1961, Furlan, Luis Tadeu, Tomaz, Edson, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Quimica, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS |
| Rok vydání: | 2021 |
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| Zdroj: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) instacron:UNICAMP |
| DOI: | 10.47749/t/unicamp.2001.226027 |
| Popis: | Orientador: Jose Roberto Nunhez Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: O rápido crescimento dos centros urbanos e da atividade industrial tem indicado uma necessidade crescente de estudar os efeitos da ação do homem nas águas, no ar e no solo. Estudos têm mostrado que a humanidade experimentará severa falta de água nas próximas décadas. Toma-se portanto primordial o desenvolvimento de novas técnicas e modelos com o objetivo de minimizar a emissão de poluentes. Também é importante avaliar, de uma maneira eficiente, qual seria o impacto ambiental causado por novas emissões de poluentes em rios. Isto é importante especialmente para o Brasil, uma vez que não há até o momento ferramentas desenvolvidas que atendam a estas necessidades. Neste contexto, este trabalho apresenta um modelo Fluidodinâmico Computacional (CFD - do inglês Computational Fluid Dynamics) tridimensional para simular a dispersão de uma substância ao longo de um rio. As equações de conservação de massa e movimento foram resolvidas pelos métodos numéricos utilizados no modelo. O leito do rio é representado por uma calha cilíndrica de seção transversal semi-elíptica, de forma que é possível representar rios de largura e profundidade quaisquer. O modelo também assume que o rio não possui curvas. Embora simples esta geometria é capaz de representar bem o comportamento real da maioria dos rios. No modelo, o perfil de velocidades axiais é calculado usando o Método das Diferenças Finitas de 4a Ordem, e os perfis de concentração são integrados ao longo da direção axial usando o Método de Runge-Kutta de 4a Ordem. Os principais resultados obtidos revelam que a metodologia proposta, baseada em técnicas de CFD, mostra-se como uma boa ferramenta para a avaliação do impacto ambiental causado pela emissão de poluentes em rios receptores. A principal característica do programa computacional desenvolvido na Dissertação é a sua rapidez de solução, especialmente quando comparado com outros pacotes de CFD do mercado Abstract: The fast growth of urban centers and industrial activities has shown a growing need to study the effects of the human action in water, air and soil. Studies have shown humankind will experience a severe lack of water in the next decades. It is therefore paramount to develop new techniques and models with a view to minimize pollution emission. It is also important to evaluate, in an efficient manner what will be the environmental impact of new emissions in rivers. This is especially important for Brazil because there are no tools developed at the moment addressing to these needs. In this context, this work presents a three-dimensional Computational Fluid Dynamics (CFD) model to simulate the dispersion of a substance along a river. The numerical method solves the conservation of momentum and mass equations. A half cylinder with an elliptical transversal section represents the river, so it is possible to set both the height and the width of the river. The model also assumes the river has no curves. Although simple, this geometry is able to represent the real behavior of most rivers. The CFD mo del calculate the axial velocities using a Fourth Order Finite Difference Scheme and the concentration profiles are integrated along the axial direction using a Fourth Order Runge-Kutta Method. The main results show that the methodology proposed, based on CFD techniques, is a good tool for the evaluation of the environmental impact caused for pollutant emissions in rivers. The main feature of the software developed from the dissertation is that it is very fast, especially when compared to other CFD packages Mestrado Desenvolvimento de Processos Químicos Mestre em Engenharia Química |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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