O estudo da ventilação natural como forma de amenização climática tem sido tema de diversos trabalhos científicos apresentados em congressos e encontros da área de conforto ambiental tanto no país como no exterior. E segundo o Método de Givoni, em 74% das horas do ano, a ventilação natural é a principal estratégia de projeto para se obter o conforto térmico dos usuários na cidade de Aracaju SE. Assim sendo, tem-se como objeto desta pesquisa a ventilação natural nas habitações, e como objetivo geral um estudo do aproveitamento do vento para promover a ventilação natural em edificações residenciais na cidade de Aracaju, a fim de proporcionar melhores condições térmicas ambientais para os usuários sem a necessidade do condicionamento artificial do ar. O produto final consiste em recomendações de projeto baseadas nas pesquisas teóricas e simulações computacionais com o ANSYS CFX Computacional Fluid Dynamics Software que serviram de base para verificar a influência da ventilação natural na edificação por meio de propostas de alterações no projeto original. / Studies of natural ventilation as a way to minimize climate influences has been theme of several scientific papers presented in congresses and meetings concerning environmental comfort, in Brazil as well as in other countries. According to Givonis method, in 74% of the year hours, natural ventilation is the main strategy to obtain thermal comfort for the inhabitants of Aracaju (Sergipe capital city). Based on that information, the object of this research is the housing natural ventilation, and its general objective is a study of wind use to promote housing natural ventilation and provide better thermal comfort conditions of its users without the need of artificial air conditioning. The final product of this research consists in design recommendations based on theoretical research and computer simulations with ANSYS CFX Computacional Fluid Dynamics Software which became the base to verify the influence of natural ventilation in a building by proposing alterations in the original project.

O estudo da ventilação natural como forma de amenização climática tem sido tema de diversos trabalhos científicos apresentados em congressos e encontros da área de conforto ambiental tanto no país como no exterior. E segundo o Método de Givoni, em 74% das horas do ano, a ventilação natural é a principal estratégia de projeto para se obter o conforto térmico dos usuários na cidade de Aracaju SE. Assim sendo, tem-se como objeto desta pesquisa a ventilação natural nas habitações, e como objetivo geral um estudo do aproveitamento do vento para promover a ventilação natural em edificações residenciais na cidade de Aracaju, a fim de proporcionar melhores condições térmicas ambientais para os usuários sem a necessidade do condicionamento artificial do ar. O produto final consiste em recomendações de projeto baseadas nas pesquisas teóricas e simulações computacionais com o ANSYS CFX Computacional Fluid Dynamics Software que serviram de base para verificar a influência da ventilação natural na edificação por meio de propostas de alterações no projeto original. / Studies of natural ventilation as a way to minimize climate influences has been theme of several scientific papers presented in congresses and meetings concerning environmental comfort, in Brazil as well as in other countries. According to Givonis method, in 74% of the year hours, natural ventilation is the main strategy to obtain thermal comfort for the inhabitants of Aracaju (Sergipe capital city). Based on that information, the object of this research is the housing natural ventilation, and its general objective is a study of wind use to promote housing natural ventilation and provide better thermal comfort conditions of its users without the need of artificial air conditioning. The final product of this research consists in design recommendations based on theoretical research and computer simulations with ANSYS CFX Computacional Fluid Dynamics Software which became the base to verify the influence of natural ventilation in a building by proposing alterations in the original project.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-26T21:38:56Z No. of bitstreams: 1 VALÉRIO DE ARAÚJO GOMES - TESE PPGEQ 2017..pdf: 1988053 bytes, checksum: b420f6b012569ad3bbe40c4e9567f181 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-26T21:38:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VALÉRIO DE ARAÚJO GOMES - TESE PPGEQ 2017..pdf: 1988053 bytes, checksum: b420f6b012569ad3bbe40c4e9567f181 (MD5) Previous issue date: 2017 / O desenvolvimento de modelos matemáticos aplicados a simulação de dispersão de poluentes na atmosfera, utilizando fluidodinâmica computacional, tem sido cada vez mais intenso em função da evolução tecnológica das rotinas computacionais. Porém, o maior desafio ainda é o entendimento e a modelagem adequada dos fenômenos que caracterizam a dispersão quando ocorrem em regime turbulento. Para o fechamento dos termos que representam a turbulência, o modelo de duas equações k- padrão é o que mais largamente tem sido utilizado. Contudo, este é um modelo desenvolvido a altos números de Reynolds e apresenta limitações quando o escoamento ocorre próximo das paredes do domínio. Desta forma, quando os efeitos de escoamentos a baixos números de Reynolds devem ser levados em consideração (quando a viscosidade molecular não pode ser desprezada), funções amortecedoras devem ser inseridas resultando em uma espécie de k- para baixos números de Reynolds. Com isso, esta tese tem como objetivo apresentar o desenvolvimento de um modelo de dispersão atmosférica matemático, tendo como contribuição científica o desenvolvido de equações empíricas para definição da função amortecimento (𝑓µ) no cálculo da viscosidade turbulenta, em complemento as funções “paredes” utilizadas comumente pelos códigos computacionais comerciais, corrigindo desta forma o modelo k- padrão. Como ferramenta computacional, foi utilizado o software CFX® para as simulações fluidodinâmicas. Para validação do modelo, foram utilizados os dados do experimento de Copenhagen. Os índices estatísticos do modelo também foram comparados com os resultados de outras pesquisas encontradas na literatura. Os resultados mostraram que a metodologia proposta foi capaz de simular o experimento de campo com um nível bastante satisfatório, atingindo um erro quadrático médio normalizado (NMSE) de 0,02 e um fator de correlação (Cor) de 0,95. / The development of mathematical models, which simulate the dispersion of pollutants in the atmosphere using computational fluid dynamics, has been increasingly intense due to the technological evolution of computational routines. For the closure of the terms representing the turbulence, the model of standard two equations k- is the most widely used. However, when the effects of low Reynolds numbers should be considered (when molecular viscosity cannot be neglected), damping functions should be inserted resulting in a kind of k- for low Reynolds numbers. This thesis aims to present the development of a mathematical atmospheric dispersion model, whose scientific contribution is the development of empirical equations to define the damping function (𝑓�µ) in the calculation of turbulent viscosity, in addition the functions "walls" commonly used by commercial computer codes. As a computational tool, CFX® software has been used to perform fluid dynamics simulation. For the validation of the model, the data from the Copenhagen experiment were used. The statistical indices of the model were also compared with the results of other studies found in the literature. The results showed that the proposed methodology was able to simulate the field experiment with a very satisfactory level, reaching a normalized mean square error (NMSE) of 0.02 and a correlation factor (Color) of 0.95.

Esta pesquisa teve como objetivo verificar a alteração do campo de vento na área de estudo, decorrente da alteração de gabarito quanto à ventilação natural, e avaliar o impacto nas condições de conforto dos pedestres. A verificação das condições de ventilação natural nas cidades, com estudos em modelos, auxilia na elaboração de projetos arquitetônicos, ou de planejamento, possibilitando uma análise da influência do efeito do vento em determinados locais da área em análise. O objeto de estudo da tese é a relação entre a alteração de gabarito (altura dos edifícios) e as mudanças ocasionadas na ventilação natural em espaços urbanos na área entre o Canal 1 e 2 (Bairro Pompéia) na cidade de Santos/SP. Partiu-se da hipótese que a ventilação natural em áreas urbanas depende da altura dos edifícios, da direção e velocidade dos ventos. Foi utilizado método experimental com simulação da configuração urbana em túnel de vento, medidas in loco para a verificação das condições climáticas, simulação com software CFD (Computer Fluids Dynamics) e a aplicação de um índice de neutralidade térmica. Trata-se de uma tese de caráter experimental e exploratório, onde os métodos utilizados demonstraram ser aplicáveis para o entendimento das condições de ventilação natural em meio urbano. / The objective of this research is to verify alterations of the wind pattern in the study area, stemming from changes to the grids natural ventilation, and evaluate the impact to the pedestrians comfort conditions. The verification of natural ventilation conditions in cities, with the study of models, aids in the creation of architectural or planning - designs, enabling an analysis of the influence of the effects of wind in certain points of the area in study. This thesis object of study is the relation between changes to the framework (building height) and changes to the natural ventilation in urban environments in the area between Canal 1 and 2 (Bairro Pompéia), in the city of Santos/SP. The hypothesis is that natural ventilation in urban areas depends on the height of buildings, direction and velocity of winds. The study involved an experimental method, with wind-tunnel simulation of the urban grid, in loco measurements of the climate conditions, simulation with CFD software and application of a thermal neutrality index. This thesis is experimental and exploratory in its character, and the methods used proved applicable to the understanding of the natural ventilation conditions in an urban environment.

Esta pesquisa teve como objetivo verificar a alteração do campo de vento na área de estudo, decorrente da alteração de gabarito quanto à ventilação natural, e avaliar o impacto nas condições de conforto dos pedestres. A verificação das condições de ventilação natural nas cidades, com estudos em modelos, auxilia na elaboração de projetos arquitetônicos, ou de planejamento, possibilitando uma análise da influência do efeito do vento em determinados locais da área em análise. O objeto de estudo da tese é a relação entre a alteração de gabarito (altura dos edifícios) e as mudanças ocasionadas na ventilação natural em espaços urbanos na área entre o Canal 1 e 2 (Bairro Pompéia) na cidade de Santos/SP. Partiu-se da hipótese que a ventilação natural em áreas urbanas depende da altura dos edifícios, da direção e velocidade dos ventos. Foi utilizado método experimental com simulação da configuração urbana em túnel de vento, medidas in loco para a verificação das condições climáticas, simulação com software CFD (Computer Fluids Dynamics) e a aplicação de um índice de neutralidade térmica. Trata-se de uma tese de caráter experimental e exploratório, onde os métodos utilizados demonstraram ser aplicáveis para o entendimento das condições de ventilação natural em meio urbano. / The objective of this research is to verify alterations of the wind pattern in the study area, stemming from changes to the grids natural ventilation, and evaluate the impact to the pedestrians comfort conditions. The verification of natural ventilation conditions in cities, with the study of models, aids in the creation of architectural or planning - designs, enabling an analysis of the influence of the effects of wind in certain points of the area in study. This thesis object of study is the relation between changes to the framework (building height) and changes to the natural ventilation in urban environments in the area between Canal 1 and 2 (Bairro Pompéia), in the city of Santos/SP. The hypothesis is that natural ventilation in urban areas depends on the height of buildings, direction and velocity of winds. The study involved an experimental method, with wind-tunnel simulation of the urban grid, in loco measurements of the climate conditions, simulation with CFD software and application of a thermal neutrality index. This thesis is experimental and exploratory in its character, and the methods used proved applicable to the understanding of the natural ventilation conditions in an urban environment.