Desenvolvimento de modelos 2D para simulação de escoamentos ambientais.

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Tipo do documento:	Dissertação
Título:	Desenvolvimento de modelos 2D para simulação de escoamentos ambientais.
Título(s) alternativo(s):	Development of 2D models for environmental flow simulations.
Autor:	Lima, Leon Matos Ribeiro de
Primeiro orientador:	Mangiavacchi, Norberto
Primeiro membro da banca:	Soares, Cassio Botelho Pereira
Segundo membro da banca:	Vasconcellos, João Flávio Vieira de
Terceiro membro da banca:	Pontes, José da Rocha Miranda
Quarto membro da banca:	Carvalho Filho, Luiz Mariano Paes de
Resumo:	O trabalho apresentado nesta dissertação consiste na construção de um conjunto de módulos computacionais voltados para o estudo de escoamentos ambientais através de simulações numéricas utilizando os modelos 2DH e 2DB, que são modelos 2D integrados em uma terceira dimensão. Os modelos desenvolvidos são aplicáveis a problemas envolvendo escoamentos viscosos incompressíveis, com transporte de temperatura ou de massa, e estão acoplados a módulos para leitura e tratamento de dados topográficos, hidrográficos e de batimetria, tendo em vista que o estudo de escoamentos ambientais está fortemente associado a variáveis geográficas. O Método de Elementos Finitos é empregado para solução numérica do sistema de EDP's. Parte deste trabalho foi dedicada ao desenvolvimento de algoritmos de geração de malha, especialmente à geração da malhas bi-dimensionais. O trabalho apresenta ainda a aplicação dos modelos desenvolvidos na simulação termo-hidráulica de dois problemas de escoamentos ambientais. Um consiste na análise da eficiência de troca térmica de estrutura para remoção do calor da água de resfriamento de uma usina termelétrica. O modelo 2DH foi empregado, utilizando geometrias diversas para o canal de resfriamento, verificando a influência da inserção de chicanas e do escoamento ao longo do rio, próximo do qual está localizada a usina. A outra aplicação consiste na simulação do escoamento vertical em um reservatório hipotético, porém baseado em dados de terreno reais. O objetivo das simulações, neste caso, era observar os efeitos da gravidade no escoamento e no transporte de temperatura, detectando, se fosse o caso, a formação de escoamento estratificado.
Abstract:	This work consists on the construction of a set of computational modules for the study of environmental flows, by numerical simulations employing the 2DH and 2DB models, which are 2D models with integration along a third dimension. The models are applicable to problems involving viscous incompressible flows, with temperature or mass transport, and are coupled to modules for reading and manipulating topological and hydrographic data, since the study of environmental flows is strongly related to geographic variables. The Finite Element Method is employed to solve the PDE's system. Part of this work was dedicated to develop two-dimensional mesh generation algorithms. The work also presents the application of the developed models in the thermo-hydraulic simulation of two environmental flow problems. One consists in the analysis of heat exchange efficiency of a structure for heat removal of the cooling water of a thermoelectric power plant. The 2DH model was employed to simulate the flow and heat transport, using different geometries for the cooling channel. The other application is the simulation of a vertical flow problem in a hypothetical reservoir, based on real terrain data. The objective of the simulation, in this case, is the prediction of the impacts of gravity forces on the hydrodynamics and heat transport, identifying the possible formation of stratified flows.
Palavras-chave:	Mechanic Engineering Environmental flows 2D averaged models Finite elemento method Cooling eficiency simulation Thermal statification Engenharia Mecânica Escoamentos ambientais Simulação numérica Elementos finitos
Área(s) do CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Idioma:	por
País:	BR
Instituição:	Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição:	UERJ
Departamento:	Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia
Programa:	Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Citação:	LIMA, Leon Matos Ribeiro de. Desenvolvimento de modelos 2D para simulação de escoamentos ambientais.. 2010. 96 f. Dissertação (Mestrado em Fenômenos de transporte; Mecânica dos sólidos) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2010.
Tipo de acesso:	Acesso Aberto
URI:	http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11702
Data de defesa:	22-Fev-2010
Aparece nas coleções:	Mestrado em Engenharia Mecânica

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