Made available in DSpace on 2016-08-29T15:09:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_8330_tese-particulas_vfinal.pdf: 12323008 bytes, checksum: f45c85cb2c7683da0dbf18ee5375be93 (MD5) Previous issue date: 2014-08-08 / A presença de material particulado (MP) na atmosfera pode causar danos diretos à saúde da população. O material particulado presente na atmosfera pode ter origem em diversos processos, entre eles siderúrgico, construção civil, exploração, beneficiamento, movimentação e estocagem de materiais fragmentados e ressuspensões do solo. As pilhas de estocagem de granulados são fontes difusas de MP cuja emissão ocorre devido à erosão eólica. Um parâmetro determinante para a ocorrência de erosão eólica é a velocidade de fricção, cujo valor limite quando ultrapassado causa a movimentação de partículas, podendo ocorrer suspensão, saltos ou rolamento do MP proveniente de pilhas de estocagem. A velocidade de fricção sobre as pilhas de estocagem podem ser determinadas por meio de simulações numéricas incorporando modelos de turbulência. Uma alternativa para modelagem da turbulência é a abordagem Euleriana com o uso do modelo denominado LES (Large Eddy Simulation) e lagrangiana para análise do movimento das partículas. No entanto, para que esta análise seja feita, é necessário um modelo de emissão da pilha de estocagem. Nesse contexto, foi utilizado o modelo de emissão USEPA para pilhas de estocagem. Esse trabalho investigou a suspensão e ressuspensão de MP emitidos por pilha de estocagem devido à erosão eólica e modelo de turbulência LES WALE para reproduzir o transporte de momentum próximo à superfície. Foi utilizado o modelo USEPA de emissão de partículas e abordagem lagrangiana de movimento das partículas erodidas da pilha. As contribuições desse trabalho incluíram análises de perfis e contornos de concentrações horizontais e verticais no entorno de pilhas por meio do modelo de turbulência LES WALE e modelagem de emissão USEPA modificado (adaptado), acoplado à modelagem de dispersão lagrangiana. Essa abordagem permitiu a determinação da quantidade de partículas emitidas da pilha de estocagem na mesma ordem de grandeza de pilhas reais. Também foi possível avaliar a suspensão, deposição e ressuspensão, por meio do acompanhamento das partículas no espaço e tempo. Foram necessários desenvolvimentos de softwares para a fase de acoplamento e pós-processamento. As validações foram efetuadas com experimentos em túneis de vento em leito de partículas e em pilhas, realizados por outros autores. Os resultados demonstraram que o modelo de turbulência LES WALE integrado ao modelo de emissão USEPA modificado se mostrou boa alternativa, uma vez que o erro relativo foi de 6% em média e a zona de recirculação foi bem representada, com erro de 1,5% no ponto de recolamento em comparações com experimentos em túnel de vento de outros autores. Foi verificado que os perfis de concentrações verticais estiveram nos patamares de 10-4 g/cm3 a 10-6 g/cm3 ao longo do domínio de estudo, condizentes com a faixa da ordem de grandeza do experimento em leito de partículas de outros autores. Houve 12 vezes mais partículas suspensas do que depositadas durante o tempo de simulação. A massa de partículas que saíram do domínio variou entre 10-2 g e 10-3 g, durante 5 segundos de simulação de escoamento concomitante com dispersão. As laterais da pilha de formato oblong foram as áreas da superfície da pilha que mais emitiram partículas.

Submitted by Elizabete Silva (elizabete.silva@ufes.br) on 2014-10-22T19:40:24Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Tese.Texto. Harerton.pdf: 10233888 bytes, checksum: 07430cd5d095105bce4d05998744e1f7 (MD5) / Approved for entry into archive by Elizabete Silva (elizabete.silva@ufes.br) on 2014-11-19T18:11:25Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Tese.Texto. Harerton.pdf: 10233888 bytes, checksum: 07430cd5d095105bce4d05998744e1f7 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-19T18:11:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Tese.Texto. Harerton.pdf: 10233888 bytes, checksum: 07430cd5d095105bce4d05998744e1f7 (MD5) Previous issue date: 2013 / O presente trabalho investigou o problema da modelagem da dispersão de compostos odorantes em presença de obstáculos (cúbicos e com forma complexa) sob condição de estabilidade atmosférica neutra. Foi empregada modelagem numérica baseada nas equações de transporte (CFD1) bem como em modelos algébricos baseados na pluma Gausseana (AERMOD2, CALPUFF3 e FPM4). Para a validação dos resultados dos modelos e a avaliação do seu desempenho foram empregados dados de experimentos em túnel de vento e em campo. A fim de incluir os efeitos da turbulência atmosférica na dispersão, dois diferentes modelos de sub-malha associados à Simulação das Grandes Escalas (LES5) foram investigados (Smagorinsky dinâmico e WALE6) e, para a inclusão dos efeitos de obstáculos na dispersão nos modelos Gausseanos, foi empregado o modelo PRIME7. O uso do PRIME também foi proposto para o FPM como uma inovação. De forma geral, os resultados indicam que o uso de CFD/LES é uma ferramenta útil para a investigação da dispersão e o impacto de compostos odorantes em presença de obstáculos e também para desenvolvimento dos modelos Gausseanos. Os resultados também indicam que o modelo FPM proposto, com a inclusão dos efeitos do obstáculo baseado no PRIME também é uma ferramenta muito útil em modelagem da dispersão de odores devido à sua simplicidade e fácil configuração quando comparado a modelos mais complexos como CFD e mesmo os modelos regulatórios AERMOD e CALPUFF. A grande vantagem do FPM é a possibilidade de estimar-se o fator de intermitência e a relação pico-média (P/M), parâmetros úteis para a avaliação do impacto de odores. Os resultados obtidos no presente trabalho indicam que a determinação dos parâmetros de dispersão para os segmentos de pluma, bem como os parâmetros de tempo longo nas proximidades da fonte e do obstáculo no modelo FPM pode ser melhorada e simulações CFD podem ser usadas como uma ferramenta de desenvolvimento para este propósito. Palavras chave: controle de odor, dispersão, fluidodinâmica computacional, modelagem matemática, modelagem gaussiana de pluma flutuante, simulação de grandes vórtices (LES). / The present work investigated odour dispersion modelling in the presence of obstacles (cubical and complex-shaped buildings) under neutral atmospheric conditions employing numerical modelling based on the transport equations (CFD8) as well as on algebraic Gaussian- based models (AERMOD9, CALPUFF10 and FPM11) and using field and wind tunnel data to validate the models results and evaluate the models performance. To include atmospheric turbulence effects on dispersion, two different subgrid scale models associated to the Large Eddy Simulation (LES) technique were investigated (Dynamic Smagorinsk and WALE12) and to include the building effects on dispersion in the Gaussian-based models, PRIME13 was used. The use of PRIME was also proposed for FPM as a novelty. Overall, results indicate the use of the CFD/LES might be a useful tool for assessment of odour dispersion and impact in the presence of obstacles and also for the development of Gaussian models. Results also indicate that the proposed FPM, which included the effects of the obstacle based on the PRIME model, is a very useful tool in odour dispersion modelling, due to its simplicity and easy set up if compared to the more complex CFD modelling and even regulatory models AERMOD and CALPUFF. The great advantage of FPM is the possibility of estimating intermittency and also the peak-to-mean (P/M) concentration ratio, which are useful parameters for odour impact assessment. Results obtained in the present work indicate the determination of the plume segments dispersion parameters, as well as the long term dispersion parameters in the near field of the source and obstacle in FPM might be improved and CFD could be used as development tool for this purpose. Key words: Odour control, dispersion, computational fluid dynamics (CFD), mathematical modelling, fluctuating plume Gaussian modelling, Large Eddy Simulation (LES).