“Estas vibrações são as primeiras do seu tipo para as pontes tipo viga….elas mostram a alta estabilidade aerodinâmica e confiabilidade da estrutura" (Anishyuk e Antonova, 2010). Esta é uma citação do porta-voz da empresa responsável pela construção da ponte, com vãos 120m e de 7 km de extensão, em Volgograd, na Rússia – que oscilou tão violentamente sob velocidades baixas do vento em maio de 2010, que os motoristas ficaram enjoados e a ponte foi fechada. As filmagens do movimento da ponte podem ser encontradas facilmente na internet, e causam uma visão perturbadora. O que é mais perturbador é que a empresa responsável pelo seu projeto e construção pôde ser tão ignorante da história das aerodinâmicas de pontes e conceitos aerodinâmicos básicos.As vibrações induzidas por vórtices que tinham atormentadas a Ponte Volgograd são agora atenuadas por um sistema avançado de dispositivos de amortecimento mecânico. Se as medidas de segurança tivessem sido tomadas durante a fase do projeto, a necessidade desses dispositivos de amortecimento poderia ter sido evitada. Uma variedade de dispositivos aerodinâmicos passivos tem apresentado ser extremamente eficaz na supressão das vibrações induzidas por vórtices em velocidades baixas do vento para um número de pontes de grande vão Investigações adequadas em túnel de vento realizadas durante a fase do projeto podem alertar os projetistas da existência de instabilidades aerodinâmicas inerente no projeto, e passos podem ser tomados para modificar o formato do tabuleiro para otimizar o seu desempenho dinâmico sob cargas de vento. Investigações experimentais da efetividade na supressão das vibrações induzidas por vórtices, por uma série de dispositivos aerodinâmicos passivos, têm sido realizadas no Túnel de Vento Prof. Joaquim Blessmann, em Porto Alegre. Dispositivos foram projetados com base nas modificações feitas a outros projetos de pontes que sofreram com as vibrações indesejadas da velocidade baixa do vento, tanto no túnel de vento durante a fase do projeto, durante a construção ou após a conclusão da ponte em grande escala. Dispositivos foram testados usando um modelo dinâmico de uma ponte da vida real, e os resultados indicaram que algumas modificações simples a geometria da seção transversal do tabuleiro podem ter um efeito significativo na sua resposta. / “These vibrations are the first of their kind for beam-type bridges….they show the high aerodynamic stability and reliability of the structure” (Anishyuk and Antonova, 2010). This is a quote taken from the spokesman of the company responsible for the construction of the 7km long reinforced concrete bridge in Volgograd, Russia – whose multiple continuous 120 meter spans oscillated so violently under low-wind speed conditions in May of 2010 that motorists became seasick and the bridge was closed. Footage of the bridge’s movement can easily be found on the internet, and makes for disturbing viewing. What is even more disturbing is that the company responsible for its design and construction could be so ignorant to the history of bridge aerodynamics and basic aerodynamic concepts. The vortex-induced vibrations which had plagued the Volgograd Bridge are now mitigated by an advanced system of mechanical damping devices. If proper precautions had been taken during the design stage of the bridge, the necessity of these damping devices could have been avoided. A variety of passive aerodynamic devices have been shown to be extremely effective in the suppression of low wind speed vortex-induced vibrations for a number of long-span bridges Proper wind-tunnel investigations undertaken during the design stage can alert designers to the existence of aerodynamic instabilities inherent to the design, and steps can be taken to modify the shape of the deck to optimise its dynamic performance under wind loads. Experimental investigations of the effectiveness of range of passive aerodynamic devices to suppress vortex-induced vibrations have been conducted at the Professor Joaquim Blessmann Wind-Tunnel, Porto Alegre. Devices were designed based on modifications made to other bridge designs which suffered from unwanted low wind speed vibrations, either in the windtunnel during the design stage, during erection or after completion of the full-scale bridge. Devices were tested using a dynamic section model of a real-life bridge deck design. Results indicate that some simple modifications to the cross-section geometry of the deck can have a substantial effect on its response.

A geração de energia elétrica por meio de aerogeradores de microporte vem ganhando espaço em várias partes do mundo; porém, estudos que descrevem e analisam este artefato, ainda são restritos se comparados a aerogeradores de médio e grande porte. Países como China e Estados Unidos, por exemplo, buscam cada vez mais estudar a microgeração de energia eólica, servindo como motivação para que exista maior número de estudos neste campo, também aqui no país. Neste sentido, a presente pesquisa apresenta análise de perfis NACA com diferentes ângulos de passo visando a microgeração de energia eólica. Para tanto realizou-se levantamento das velocidades de vento na parte superior de um prédio localizado no centro de Porto Alegre durante 5 dias e os perfis aerodinâmicos foram testados no programa computacional Q-Blade. Selecionou-se 3 perfis NACA (0012, 6409, 1412), 3 ângulos de passo (15º, 30° e 45º) e 5 velocidades de vento (de 1m/s à 5 m/s). Os modelos analisados foram obtidos através de impressão 3D. Foram então realizados ensaios aerodinâmicos utilizando o túnel de vento nos quais foram medidos o número de rotação por minuto (RPM), a velocidade de vento da partida da hélice, a tensão, corrente e a potência elétrica, geradas para diferentes configurações de ensaio. O trabalho contribui no sentido de auxiliar projetos que envolvam design e tecnologia que visem à melhoria da funcionalidade prática de microgeradores eólicos de eixo horizontal para as diversas aplicações possíveis. Os resultados apontam que o ângulo de passo de 45º apresenta os maiores índices de rotação, tensão, corrente e potência elétrica para todos os perfis NACA analisados, sendo o perfil NACA 0012 o de maior destaque em relação a esses mesmos parâmetros. / Electric power generation by small scale wind turbines has been gaining space in several parts of the world, however, studies that describe and analyze this artefact, are still more restrict in comparison to medium and large scale wind turbines. Countries such as China and the United States, for example, are increasingly seek to study wind power microgeneration, working as a motivator in order to increase the number of studies in the field, even here in the country. In this matter, the present research presents an analysis of NACA profiles with different pitch angles seeking wind energy microgeneration. In order to do so, it was gathered the wind speed of the top portion of a building located in central Porto Alegre during 5 days and the aerodynamic profiles were tested in the computer program Q-Blade. 3 NACA profiles (0012, 6409, 1412), 3 pitch angles (15º, 30° e 45º) and 5 wind velocities (1m/s to 5 m/s) were selected. The analyzed models were obtained through 3D printing. Aerodynamical tests were performed using the Wind tunnel and were observed the number of rotation per minute (RPM), the wind speed start of the propeller, electric tension, current and power generated for different test configurations. The work contributes to assisting projects that involves design and technology aimed at improving the practical functionality of horizontal axis wind generators for the various possible applications. The results indicate that the 45º pitch angle presents the highest rates of rotation, electric tension, current and power for all the NACA profiles analyzed, with the NACA 0012 profile being the most prominent in relation to these same parameters.

Faz-se notória a ideia de que o crescimento das cidades e o consequente aumento no adensamento das mesmas é, nos dias atuais, um fato inevitável; e que o homem, ao modificar o meio natural, o faz quase sempre de forma danosa. Formação de ilhas de calor, aumento do consumo de energia, dificuldade na dispersão de poluentes, diminuição do ângulo de visão do céu, diminuição da taxa de permeabilidade do solo entre outros, são problemas frequentemente relacionados com a densificação e verticalização das cidades. A utilização de modelos reduzidos para simulações experimentais em túneis de vento das condições naturais de ventilação se mostram eficazes, além de reduzir custos em pesquisas nesta área. Embasando-se em tais pressupostos, o presente trabalho pretende verificar as alterações das características dos escoamentos de vento provocadas por distintos padrões de ocupação do solo urbano no bairro do Altiplano Cabo Branco, na cidade de João Pessoa-PB. A área em estudo atravessa um processo acelerado de modificação nas suas características de ocupação urbana, conduzido pelas alterações dos indicadores urbanísticos locais, antes mais restritivos, possibilitando agora edificações com gabaritos em altura significativamente maiores do que os anteriormente observados no local. Parte-se então da hipótese de que o processo de verticalização resultante deste crescimento é capaz de alterar os escoamentos de ventos não apenas nas áreas onde este ocorre, mas também em áreas contíguas. No desenvolvimento deste trabalho, de caráter experimental, foram avaliados dois modelos de adensamentos urbanos para a área de estudo O primeiro deles reproduz a ocupação da área conforme se encontrava antes de mudanças ocorridas nos indicadores urbanísticos para o local. O segundo apresenta a configuração atual de ocupação da área, delineada pela legislação em vigor. Para viabilizar esta avaliação serão realizados ensaios no Túnel de Vento de retorno fechado, Professor Joaquim Blessmann, do Laboratório de Aerodinâmica das Construções da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, utilizando maquetes (modelos) em escala reduzida e observando os requerimentos necessários estabelecidos para este padrão de estudo experimental. Foram utilizados nos ensaios para cada uma das duas configurações de vizinhança dois ângulos de ataque de vento, 150 e 90 graus, tomando como referência o atlas de vento do local de estudo. A partir da análise dos resultados obtidos é possível concluir que a verticalização, da maneira como propõe legislação atual para a área, não apresenta perdas significativas no que se refere aos escoamentos (ventos) quando comparada com o padrão de ocupação anterior sem os edifícios altos. As áreas adjacentes também não sofrem maiores prejuízos no que se refere aos escoamentos quando comparados os dois modelos. / What is worth elucidating is the idea about city expansion and consequent increasing effects of the densification is, now are days, an unavoidable fact; and that human, by modifying the natural environment, does so always in a destructive way. Formation of heat island, increase of the energy consumption, difficulty in the dispersion of pollutants, reduction in the sky view angle, diminution of the level of soil permeability among others, are problem frequently related to densification and verticalization of cities. The use of reduced models for experimental simulation in wind tunnel considering natural conditions of ventilation prove to be effective, apart from low down cost of experiments in this area of research. Based on such assumption, the aim of this research was to verify the alterations of wind flow characteristics provoked on distinct occupation pattern of urban soil in the district of Altiplano Cabo Branco, in the city of João Pesssoa-PB. The studied site passed through a fast process of physical modification in its urban occupation characteristics, conducted by local urban indicators, which was earlier more restrictive, presently permitting building with considerable standard that are higher than those, which were formerly observed on site. Based on the assumption that the process of verticalization as a product of growth may alter the wind flow not only in the areas where it occurs but also in adjacent areas In developing this work, experimentally, two models of urban concentrations were examined on the study area. The first was reproduced on the occupation of the area as it was founded before the changes in the local urban indicators. The second shows the current configuration of occupation of the area outlined by the current legislation. To make this assessment tests were carried out in the Boundary layer wind tunnel, Professor Joaquim Blessmann, of Federal University of Rio Grande do Sul, by use of model building of reduced scale and observing the necessary requirements established for this standard experimental study. Two angles of attack of wind were utilized in the two experiments, 150 and 90 degrees, with reference to the wind atlas of site of study. From the result of this analysis we conclude that virtualization of the occupation proposed by the current proposed legislation for the site does not present significant losses when compared with the previous standard of occupation lacking the tall buildings. Adjacent areas do not affected by losses in relation to the wind flow of the two models that was compared.

Nos últimos anos cresceu o interesse por construir edifícios cada vez mais altos, os quais estampam o poderio tecnológico e econômico das nações. Concomitantemente as estruturas se tornaram mais esbeltas e flexíveis e os fenômenos dinâmicos oriundos da ação do vento, que em edificações baixas não representam grande relevância no carregamento, começam a surgir e apresentar seus efeitos. Desta maneira, é importante conhecer como se desenvolve o escoamento do ar e a distribuição das pressões no entorno destas estruturas. Neste trabalho, caracteriza-se aerodinamicamente, através de dados oriundos de ensaios em túnel de vento, dois empreendimentos reais e presentes na engenharia nacional. Os carregamentos foram gerados através da integração simultânea de pressões e transformados em espectros de força, os quais auxiliam na visualização da energia cinética contida nas rajadas, na ocorrência de desprendimento cadenciado de vórtices, martelamento e na influência que as edificações vizinhas apresentam no escoamento. A análise é realizada local e globalmente, possibilitando verificar em que “zona”, ou faixa de altura, é mais significante para o carregamento da estrutura como um todo. O fenômeno de desprendimento de vórtices é caracterizado por um pico no espectro transversal à incidência do vento. Quando existem edificações ou obstáculos na região a barlavento, a estrutura pode ser martelada até a altura média destes obstáculos. Por fim, os resultados aqui apresentados podem servir de auxílio no pré-dimensionamento de estruturas com configurações similares, como comparativo e validação para pesquisas futuras e como referencial na elaboração de códigos normativos referentes ao tema. Destaca-se a importância de ensaios em túnel de vento, principalmente quando a estrutura a ser analisada possui um detalhamento arquitetônico complexo. Estes ensaios permitem ao projetista simular todos os casos de carregamento e os efeitos de vizinhança com maior confiabilidade e precisão em relação a métodos simplificados contidos, atualmente, em códigos e normas. / In recent years many high-rise buildings have been built, which are a way to represent the economic and technological power of nations. Concomitantly, the structures have become slender and more flexible, and the dynamic phenomena of wind, which in low buildings do not represent a great relevance in the loading, start to show their effects. In this way, it is extremely important to know how the wind flow and the pressure distribution occur around these structures. In this research, two real projects, present in the national engineering, are characterized aerodynamically through data from wind tunnel tests. The loadings were processed through the simultaneous integration of pressures and transformed into force spectra, which aid in the visualization of the kinetic energy contained in the bursts, in the occurrence of vortex shedding, buffeting and the influence of the neighboring buildings on the wind flow. The analysis is performed locally and globally, making it possible to verify which "zone", or height range, is more significant to the loading of the structure as a whole. It can be seen that the phenomenon of vortex shedding is characterized by a peak in the crosswind spectrum and the buffeting phenomenon appears when there are buildings or obstacles in the windward region. Finally, the results presented here can be helpful in the pre-design of structures with similar configurations, in the comparison and validation for future researches and as a reference in the review of normative codes. Emphasis is given to the importance of wind tunnel testing, which allows the designer to simulate all loading cases and neighborhood effects with greater precision compared to simplified methods currently contained in codes and standards.

Este trabalho tem como proposta desenvolver um difusor aerodinâmico compacto para uma turbina eólica de pequena escala, objetivando alcançar um melhor start rotacional (menor torque de partida para rotacionar) em baixas velocidades de vento. Um difusor é uma estrutura em forma de aro envolta ao rotor da turbina eólica, sua função é amplificar a captação e aceleração do vento, explorando os efeitos aerodinâmicos das zonas de vórtices de baixa pressão na saída do difusor. O estudo concentrar-se-á na manipulação da geometria dos difusores, analisando como seu design impacta no seu comportamento aerodinâmico impacta na capacidade do difusor equacionar as zonas de alta e baixa pressão ao longo de sua estrutura, essa relação é determinante para o efeito aerodinâmico que acelera o escoamento de ar, resultando em um start rotacional em baixas velocidade de vento. O ponto de partida para este trabalho são os estudos desenvolvidos por Ohya et al. (2010) sobre difusores compactos-flangeados (compact-type brimmed diffuser) para turbinas eólicas, denominado Wind-lens Technology. Para alcançar os objetivos, esta pesquisa vai utilizar simulações por CFD com software de túnel de vento virtual e ensaios experimentais em túnel de vento físico para avaliar o comportamento dinâmico (turbina + difusor). Foram desenvolvidas dezenove geometrias a partir de uma área construtiva padronizada para o design de difusores. Desenvolveu-se também, a partir dos resultados encontrados, um MFI (microseparador de fluxo interno), que consiste em uma estrutura adicional com função de potencializar as zonas de vórtices (baixa pressão) no plano de saída do escoamento de ar dos difusores. Os resultados mostraram que a manipulação da geometria do difusor produziu resultados promissores em comparação com o modelo de referência, alcançando em algumas geometrias de difusores um melhor start rotacional. O MFI mostrou-se eficaz para potencializar as zonas de baixa pressão e melhorou o start rotacional. Ao final, definiu-se dois modelos de difusores e suas respectivas versões com MFI como as melhores opções para o start rotacional. / This work aims to develop a compact wind turbine for a turbine and a small scale, aiming at a better rotational start at low wind speeds (lower starting torque to rotate). A diffuser is a rim-shaped structure wrapped around the wind turbine rotor, its function is to amplify the wind uptake and acceleration, exploiting the aerodynamic effects of the low-pressure vortex zones at the diffuser outlet. The study will focus on the manipulation of the diffuser geometry, analyzing how its design impacts on its aerodynamic behavior, especially on the diffuser's ability to equate the high and low pressure zones along its structure, this relation is decisive for the aerodynamic effect that accelerates the air flow, resulting in a rotational start at low wind speeds. The basis for this work are studies developed by Ohya et al. (2010) on compact-flanged diffusers for wind turbines, called Wind-lens Technology. To achieve the objectives, this research will use CFD simulations with virtual wind tunnel software and experimental tests in physical wind tunnel to evaluate the dynamic behavior (turbine + diffuser). Nineteen geometries were developed from a standardized design area for the design of diffusers. An MFI (internal flow microseparator) has also been developed, which is an additional structure whose function is to potentiate the low pressure zones of the diffusers. The results showed that the manipulation of the diffuser geometry produced promising results in comparison to the reference model, reaching in some conditions superior results in RPM and initial start. The MFI proved to be effective in boosting the low pressure zones and improved the initial start. At the end, two models of diffusers and their respective versions with MFI were defined as the best options for the initial start.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-07Bitstream added on 2014-06-13T19:20:42Z : No. of bitstreams: 1 oliveira_rb_dr_botfca.pdf: 2430018 bytes, checksum: 83351333d3d9c8a67f6e396d9780730d (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A alta demanda por agrotóxicos pelos sistemas de produção agrícola, aliada ao possível uso inadequado desses produtos, torna a deriva um dos maiores problemas potenciais da agricultura atual, e a escolha correta de adjuvantes pode ser uma das alternativas para minimizar os impactos negativos causados pela deriva nas pulverizações. Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar o efeito proporcionado por diferentes grupos de adjuvantes nas propriedades físicas e químicas das soluções, no espectro de gotas, bem como no potencial do risco de deriva quantificado em túnel de vento, como forma de auxiliar na escolha correta desses produtos para melhor utilização nas aplicações de agrotóxicos. Foram selecionados 18 adjuvantes comumente utilizados em misturas com agrotóxicos em pulverizações agrícolas, avaliando-se as propriedades físicas e químicas dos mesmos em soluções aquosas (viscosidade, densidade, tensão superficial e condutividade elétrica), o espectro de gotas e o potencial de deriva medido em túnel de vento. O experimento foi composto de 33 tratamentos, tendo a água como testemunha adicional, resultantes da diluição dos adjuvantes em diferentes concentrações, com três repetições. Para os ensaios em túnel de vento e análise de espectro de gotas foi utilizada uma ponta de pulverização XR8003 VK na pressão de 200 kPa, gerando um padrão de gotas médias. A deriva foi coletada no túnel de vento com fluxo de ar na velocidade de 2 m s-1. O corante Azul Brilhante a 0,6% (m v-1) foi utilizado como marcador para todas as soluções pulverizadas visando a quantificação da deriva por espectrofotometria. Os resultados mostraram que a adição de adjuvantes alterou as propriedades físicas e químicas das soluções aquosas em diferentes magnitudes, dependendo da concentração utilizada. Os surfatantes organosilicones... / Due to the high demand for pesticide by the agricultural systems and the possible inadequate use of the products, drift became one of the biggest concerns of the modern agriculture, and the correct use of adjuvants may be one of the possible alternatives to minimize the negative impact of spray operations. This study was developed to evaluate the effect of different adjuvants on physical and chemical properties of spray solutions, droplets spectra as well as drift potential measured in wind tunnel, aiming the correct choice of adjuvants to improve efficiency in pesticide application. For this purpose 18 commercially available agricultural spray adjuvants were selected including products usually mixed up with pesticides in the sprayer tank. The evaluation included physical and chemical properties of spray solutions (viscosity, density, surface tension and electric conductivity), droplets spectra and drift risk potential measured in wind tunnel. The experiment was set up with 33 treatments (solutions) obtained from 18 adjuvants used in different concentrations with 3 replications, including pure water as a standard. For wind tunnel tests and droplet spectra analysis it was used a Teejet XR8003 flat fan nozzles at 200 kPa (medium droplets) and all solutions were mixed up with a food color dye (Blue FDC) at 0,6% m v-1 for spectrophotometry analysis of drift deposits on the wind tunnel. The results showed that the addition of adjuvants changed physical and chemical properties of spray solutions in different magnitudes according to the product concentration. The organosilicon surfactants (Silwet 0.1% e 0.2% and BreakThru 0,1%) had the lowest values for surface tension, while the drift retardant based polymers (Define 0,06% e 0,12%) had the highest values for viscosity and density. There was high correlation between the Volume Median Diameter (VMD) and percentage of droplets smaller... (Completo abstract click electronic access below)

During wind tunnel testing of jet-lift, short take-off and vertical landing (STOVL) aircraft it is usual to simulate the jet efflux but not the intake flows. The intakes, which are commonly faired over or are unpowered, are generally tested in separate wind tunnel experiments. The forces acting on the wind tunnel model are determined by the linear addition of the forces obtained from the two separate tests. There is some doubt as to whether this is a valid approach. A systematic experimental investigation was, therefore, conducted to determine the magnitude of any jet/intake interference effects on a generic jet-lift STOVL aircraft in transitional flight, out of ground effect. Comparisons made between separate and simultaneous jet and intake testing concluded that a mutual jet/intake interference effect does exist. The existence of this interference means that the aerodynamic wing lift loss in transitional flight deduced from isolated jet and intake testing is less than the lift loss obtained from simultaneous jet and intake testing. The experimental research was supplemented by some simplified computational fluid dynamics (CFD) studies of elements of the flow-field about the aircraft using the k-e turbulence model. The numerical modelling enabled aspects of the flow-field around the aircraft to be visualised which could not easily be done using the experimental apparatus. It is a requirement of the Eng]) programme that part of this thesis must address a management topic linked to the research. In this case the management aspects of wind tunnel project work were examined. A scenario was developed which established a requirement for a large-scale, low-speed wind tunnel with a Reynolds number capability of 20 million. A study was performed on the decision-making process and investment appraisal methods used in the procurement of such a wind tunnel.

O manuseio de matéria-prima bruta utilizada na indústria pode gerar emissões durante o seu transporte, armazenamento e eventual mistura. A atuação dos ventos em pátios abertos de armazenamento de carvão que existem em termelétricas, siderúrgicas e zonas de mineração pode acarretar no transporte e dispersão de partículas de carvão a grandes distâncias e a alturas consideráveis. É desejável reduzir a emissão do poluente sem interferir na atividade operacional destes pátios de carvão, de forma a se obter ganhos ambientais e econômicos. Os efeitos da utilização de telas de proteção para reduzir o transporte eólico de partículas de carvão foram estudados através de ensaios em túnel de vento, medindo-se as distribuições das pressões médias e flutuantes sobre a superfície de um modelo reduzido, em escala 1/125, de uma pilha representativa de um pátio real de estocagem de carvão.Distintas porosidades de tela (68%, 53%, 37% e 0%), em três distintas configurações, dois afastamentos e a duas diferentes alturas foram testadas. Além das medidas de pressões, o campo de velocidades sobre a superfície e entorno das pilhas foi obtido através de medições com sistema de anemometria de fio quente. Percebe-se claramente que as velocidades médias do vento são mais altas próximo ao topo da pilha, e que a presença das telas causa uma redução destas velocidades nas regiões mais críticas. As telas com porosidades intermediárias mostraram-se mais eficazes em minorar os efeitos nocivos provocados pela combinação das sucções na superfície com as velocidades tangenciais de arrasto. Verificou-se que a redução da porosidade implica em uma redução na velocidade do vento atuante na pilha. Quando posicionada a barlavento, a tela com porosidade 0% (placa) causou um aumento da zona de recirculação atrás da mesma, aumentando, portanto, as sucções sobre a superfície da pilha. Entretanto, quando posicionada a sotavento, a placa sólida implicou em reduções significativas das pressões médias sobre a pilha. De uma forma geral, as telas com porosidades variando de 53% a 68% foram mais eficazes em reduzir as flutuações de pressão na face a barlavento da pilha, sem aumentar significativamente as pressões médias. Entretanto, as telas com porosidade em torno de 37% foram as mais eficientes em reduzir os picos de pressão que se desenvolvem a partir de incidências oblíquas do vento. / The effects of using wind fences to reduce wind-blown coal dust were studied through wind tunnel tests. The mean and fluctuating pressure distributions over the surface of reduced coal pile models were measured. The tests were performed at a 1/125 scaled model of a typical coal pile. Different fence porosities (68%, 53%, 37%, 0%) as well as different fence positions and heights were tested. Further to the pressure measurements, the field velocities over the surface and surroundings of the piles were obtained through hot-wire anemometry measurements. The fence with no porosity (0%) caused and increase in the re-circulating zone behind the fence, therefore increasing the negative pressures over the pile surface, being soon disregarded. The fences with porosities ranging from 53% to 68% were most effective in reducing the pressure fluctuations on the windward face of the pile, without increasing significantly the mean pressures over it. These pressures are closely related to the dust emissions from the surface, directly affecting the surrounding environment. Although most effective for reducing pressure fluctuations, the best combined effect together with the drag surface velocities were found for the fences with intermediate porosities. The 37% porosity fence was the most effective in reducing the oblique wind induced peak pressures.

O conhecimento do comportamento aerodinâmico do tabuleiro de uma ponte é um fator determinante em projetos de pontes e na resolução de problemas práticos de engenharia associados. No Brasil ainda são poucas, mas crescentes, as construções de pontes com cabos, sejam elas pênseis ou estaiadas. Estas fazem parte do foco do estudo desta tese de doutorado que visa à obtenção de contribuições para ampliar a base de dados referentes aos parâmetros que influenciam o comportamento aerodinâmico de pontes. Busca-se investigar e quantificar os efeitos de interferência devidos à ação do vento em tabuleiros paralelos (próximos) de pontes, frente à resposta induzida pelo desprendimento de vórtices, gerando subsídios para a elaboração de projetos e solução de problemas da prática da Engenharia Civil. O programa experimental foi realizado nas instalações do Túnel de Vento Prof. Joaquim Blessmann da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Foram realizadas medidas em modelos seccionais reduzidos de um tabuleiro de ponte. Um modelo teve sua secção transversal média instrumentada com tomadas de pressão para determinação do campo de pressões. Foram obtidos campos de pressões para o modelo isolado e para distintas configurações de vizinhança (posicionamento de outro tabuleiro idêntico paralelo ao instrumentado) O outro modelo seccional foi ensaiado com o auxílio de um dispositivo que permite a simulação de dois graus de liberdade, vertical e torcional, utilizado para a determinação do comportamento dinâmico do tabuleiro frente ao desprendimento de vórtices. Nestes testes foram investigadas as condições de vizinhança, de dispositivos aerodinâmicos (nariz de vento) além da variação do nível de amortecimento em relação ao crítico, sendo a seguir realizadas medidas do campo de velocidades no entorno do modelo do tabuleiro. Os efeitos de interferência observados, a partir dos testes com modelos estáticos, variaram de acordo com cada uma das disposições geométricas estudadas. Em determinadas situações foram observados efeitos benéficos de proteção, entretanto, aumentos nos coeficientes também ocorreram. Os resultados obtidos com os modelos dinâmicos indicaram, de uma forma geral, melhora na estabilidade aerodinâmica em relação à situação com modelo isolado. Foi observada a ocorrência de mais de um pico na resposta vertical por desprendimento de vórtices o que ocasionou estudos adicionais aos inicialmente propostos. A partir da verificação da real possibilidade de ocorrência de mais de um pico na resposta, propõe-se a inclusão de novas orientações para o projeto de estruturas suscetíveis a vibrações verticais por desprendimento de vórtices em texto de normas ou recomendações de projeto. / The knowledge of the aerodynamic behavior of a bridge deck is a major factor in the design of bridges and in the solving of related engineering problems. There are still not many suspension or cable stayed bridges in Brazil, although the construction of these kind of structures has been increasing in the last years. This Thesis has the aim of contributing with the broadening of the state of the art in the aerodynamics of cable stayed bridges. The objective is to investigate the effects of aerodynamic interference in closely spaced bridge decks due to vortex shedding. The experimental program was performed in the boundary layer wind tunnel Prof. Joaquim Blessmann of the Universidade Federal do Rio Grande do Sul. The measurements were obtained through sectional models of bridge decks. One of the models was instrumented with pressure taps for the measurement of the individual pressure field (isolated model) as well as for several vicinity configurations (two closely spaced parallel models). The other sectional model was tested through an experimental device which allows the simulation of two degrees of freedom, vertical and torsional, used for the investigation of the bridge deck behavior under vortex shedding excitation. Several vicinity configurations, aerodynamic devices, damping levels and measurement points around the models were investigated in the wind tunnel tests. The interference effects observed from the static models vary according to each one of the geometric positions studied. For some situations there were beneficial protection effects, although an increase in the value of the coefficients also occurred. The results from the dynamic model have generally indicated an improvement in the aerodynamic stability in relation to the isolated model. It was also observed that more than one peak occurred for the vertical response due to vortex shedding, which lead to additional studies to the initial planned. From these observations, the inclusion of new guidelines for the design of structures susceptible to vertical vibrations due to vortex shedding, in the specific codes, are recommended.

Medições em túnel de vento e em escala real têm mostrado que as pressões do vento natural não estão totalmente correlacionadas espacialmente. O uso da Decomposição Ortogonal Própria (DOP) permite a obtenção dos desvios padrões das respostas da estrutura a partir da matriz de coeficientes de correlação espacial das pressões do vento nos diferentes pontos de tomadas em túnel. O método indicado pela NBR6123 - Forças devido ao vento em edificações supõe um vento de rajada totalmente correlacionado espacialmente dentro das dimensões da edificação. O objetivo deste trabalho é comparar a resposta estrutural obtida pelos métodos da Decomposição Ortogonal Própria (MDOP) e da NBR6123. Para tal foi escolhida uma estrutura tipo treliça espacial em arco semicircular com 53,00 m de largura, 26,50m de flecha e 92,80m de comprimento. A escolha da estrutura tipo treliça espacial tem o motivo de este tipo de estrutura possuir uma continuidade estrutural capaz de difundir o desvio padrão devido às pressões em uma tomada em uma extremidade da construção para uma resposta em um elemento estrutural na outra extremidade. Foi construído um modelo em escala reduzida para realização de ensaios no túnel de vento do Laboratório de Aerodinâmica das Construções (LAC) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS. A partir daí empregou-se o MDOP para a obtenção da resposta estrutural e comparou-se com a resposta obtida pelo método da NBR6123. Os resultados demonstram que os distintos padrões de escoamento em torno do modelo resultam em um carregamento com níveis também distintos de correlação e que o MDOP é uma poderosa ferramenta de análise, permitindo um projeto mais seguro e otimizado da estrutura. / Both wind tunnel and real scale measurements have been indicating that the natural wind pressures are not entirely correlated spatially. The use of the Proper Orthogonal Decomposition (POD) allows the acquisition of the structural responses standard deviations from the wind pressures spatial correlation coefficients matrix on the various measurement points in a tunnel. The method shown by the "NBR6123 - Forças devido ao vento em edificações", on the other hand, assumes a gust of wind entirely correlated spatially. The objective of this study was to compare the structural response obtained by the proper orthogonal decomposition methods (POD) with that obtained by the NBR6123 methods. In order to do that, a spatial truss-type structure in semicircular arch was chosen, with a 53,00 m width, a 26,50 m arrow and a 92,80 m length. The choice for a spatial truss structure was made because it has a structural continuity capable of spreading the pressure's standard deviation from a given measurement point on one extremity of the construction, to a response in a structural element on the other extremity. A reduced scale model was built in the Laboratório de Aerodinâmica das Construções (LAC) from the Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFGRS -, in order to perform the tests. Then, the POD\ was employed to obtain the structural responses, which were compared to those obtained employing the NBR6123. The results show that the distinct flow patterns around the model result in a load with also distinct levels of correlation. In conclusion, the POD is a powerful analysis tool that allows a safer and optimized structural design.