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• Modelos CFD podem ser aplicados em:
o Simulação computacional de difusão e convecção de substâncias em bacias hidrográficas e aquíferos;
o Planejamento e gestão de recursos hídricos ;
o Aerodinâmica e aerotermodinâmica de veículos aeroespaciais, como por exemplo na simulação e desenvolvimento de aeronaves e turbinas
o Refrigeração de reatores nucleareso Caracterização poluição ambiemtal, análise e
simulação de lançamento de poluentes e contaminantes em correntes hídricas.
o Hidrodinâmica e hemodinâmica computacionais o Projeto de sistemas propulsivos e de geração de
energia em geral. Temos como exemplo modelos CFD avaliando potencial eólico , onde ele avalia precisamente a ireção e velocidade do vento, inclinação de fluxo, intensidade de turbulência, densidade de energia eólica e perfil vertical do vento
o Industria de petróleo : na simulação de diversos equipamentos e processos, como por exemplo, o caso da Petrobrás que utiliza um modelo CFD para simular diferentes equipamentos e processos e também nas tecnologias de destilação, e coqueamento na engenharia básica de abastecimento.
Exemplo aplicado• Modelagem para dispersão em efluentes de rios:
• Melhor ponto para emissão de efluente industrial;
• Distância necessária para a dispersão e mistura do efluente;
• Distância que ocorre a degradação de substâncias biodegradáveis;
Exemplo aplicado• Modelagem matemática:
• Utilizou-se a equação de continuidade, a equação da conservação do momento e a equação da transferência de massa;
• Hipóteses assumidas: regime turbulento e permanente; superfície plana; altura do leito constante; fluxo unidirecional e tridimensional; fluido newtoniano e propriedades físicas constantes.
Exemplo aplicado• Deve-se atentar para o poluente. Caso ele seja
biodegradável, o termo que se refere a reação química deve ser considerado;
• Dessa forma o perfil de concentração do poluente será em função da sua Demanda Bioquímica de Oxigênio;
Exemplo aplicado
• Condições de contorno para a equação da conservação do momento :
• Vz = 0 ;
• Condição de tensão nula na superfície;
Exemplo aplicado• Condições de contorno na equação de
transferência de massa:
• Concentração inicial conhecida;
• Não exista acúmulo de massa na parede do rio e não exista transferência de massa de soluto para o ar;
Exemplo aplicado• Solução do problema:
• Entrada de dados;
• Obtenção do perfil de velocidade;
• Obtenção do perfil de concentração.
Exemplo aplicado• Vazão do efluente : 0,054 m3/s;
• Vazão do rio : 10,8 m3/s;
• Profundidade média : 2,1 m ;
• Largura média: 27 m;
• 3 pontos de emissão ao longo do trecho estudado;
Exemplo aplicado• Método de estudo:
• Escolha do elemento traço;
• Amostragem de campo;
• Determinação do coeficiente de dispersão.
Exemplo aplicado• Obteve-se o coeficiente global de dispersão
característico para o trecho;
• Vários teste foram feitos com diferentes coeficientes de dispersão e os resultados númericos foram comparados;
• O coeficiente de dispersão que melhor representava foi determinado através do método da soma dos quadrados da diferença;
Exemplo aplicado• Dessa forma empregou-se o modelo matemático
e o código para calcular os perfis de concentração do efluente;
• Simulou a dispersão com as condições do dia da amostragem;
• Simulou a dispersão em condições críticas de vazão;
Exemplo aplicado
Figura x - Perfil de concentração de sódio em comparação com dados experimentais a 3 metros da margem.
Exemplo aplicado
Figura x - Perfil de concentração de sódio em comparação com dados experimentais a 7 metros da margem.
Exemplo aplicado
Figura x - Perfil de concentração de sódio em comparação com dados experimentais a 14 metros da margem.
Exemplo aplicado
Figura x - Perfil de concentração de sódio em comparação com dados experimentais a 21 metros da margem.
Exemplo aplicado Tabela 1 - Distâncias das seções transversais em relação a porcentagem de efluente na água do rio
Exemplo aplicadoTabela 2 - Distâncias das seções transversais em relação a porcentagem de efluente na água do rio para situação crítica
Exemplo aplicado
Figura x - Perfil de concentração em função das isolinhas de concentração do efluente.
Exemplo aplicado• O modelo CFD é capaz de simular com fidelidade e
rapidez a dispersão de efluentes em rios;
• Modelo determinístico e tridimensional;
• Demonstra a aplicabilidade em estudos de impacto ambiental causado pela emissão de efluentes em rios;
• Pode ser utilizado para estimar o impacto de novas emissões em rios que já possuem quantidade significativa de emissões.