Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thesis-FINAL-Drach.pdf: 12855630 bytes, checksum: ed8588770ebd55e99fede6e949f04cbe (MD5) Previous issue date: 2007-08-29 / In this thesis, computational modelling and numerical simulations are developed for construction architecture, to make possible project configuration evaluations and testing of possible improvements, both in the pre-occupancy and in the post-occupancy phases, aiming at comfort of building environments. These improvements are introduced here by simple changes to original designs targeting the functional quality increasing of the buildings with low financial and environmental costs. Attention is paid, in this work, to the following comfort variables: air circulation (velocity field), temperature and pollutant concentration, considering radiation, convection and building envelope materials. A coupled mathematical model is presented for velocity, temperature and concentration variables through the conservation equations for mass, momentum, energy and species, and variable boundary conditions can be used. Numerical solutions for the mathematical model are obtained by a stabilyzed mixed finite element method that allows to deal with the diffulties in constructing approximation spaces for problems with internal constraint and non-linearities of the convective type. It is also proposed in this thesis a global circulation index capable of identifying, from the simulation results, the windd intensity by level ranges and by rooms. Changes are proposed to original internal environmentes through openings locations, wall shapes and outdoor volumes placements. Some wind-catcher models, typical from north Africa, are studied, and it is suggested here the potentiality of theis usage in the hot and dry regions of Brazil. The usefulness of this alternative system is also proposed and tested here for some buildings located in the city of Rio de Janeiro. / Nesta tese, modelagem computacional e simulação numérica são desenvolvidas para arquitetura, com o objetivo de permitir avaliação de configurações de projetos e testes de possíveis melhorias, tanto na fase pré-ocupacional, como na pós-ocupacional, visando conforto em ambientes construídos. Essas melhorias são aqui introduzidas a partir de alterações de simples execução sobre os projetos originais, objetivando o incremento da qualidade funcional das construções, a baixos custos financeiros e ambientais. Este trabalho, assim, atenta para as variáveis de conforto de circulação do ar (campo de velocidades), temperatura e concentração de poluentes levando em conta radiação, convecção e materiais da envoltória. É apresentado um modelo matemático acoplado para as variáveis velocidade, temperatura e concentração através das equações de conservação de massa, de momento, de energia e de espécies; e estão previstas condições de contorno variáveis. As soluções numéricas para o modelo matemático são aqui obtidas via um método estabilizado de elementos finitos mistos, que permite lidar com as dificuldades de construção de espaços de aproximação para problemas que envolvem restrições internas e não linearidades do tipo convectivo. Propõe-se também nesta tese um índice de circulação global capaz de, a partir dos resultados das simulações, identificar a intensidade de vento, por faixas e por ambientes. São propostas alterações em projetos originais de ambientes internos através de localização de aberturas, formato de paredes e posicionamento de volumes exteriores. São estudados alguns casos de captadores de vento típicos do norte da África e indica-se, aqui, sua potencialidade para regiões quentes e secas do Brasil. Sua utilização é também proposta e testada para algumas residências da cidade do Rio de Janeiro.

In this thesis, computational modelling and numerical simulations are developed for construction architecture, to make possible project configuration evaluations and testing of possible improvements, both in the pre-occupancy and in the post-occupancy phases, aiming at comfort of building environments. These improvements are introduced here by simple changes to original designs targeting the functional quality increasing of the buildings with low financial and environmental costs. Attention is paid, in this work, to the following comfort variables: air circulation (velocity field), temperature and pollutant concentration, considering radiation, convection and building envelope materials. A coupled mathematical model is presented for velocity, temperature and concentration variables through the conservation equations for mass, momentum, energy and species, and variable boundary conditions can be used. Numerical solutions for the mathematical model are obtained by a stabilyzed mixed finite element method that allows to deal with the diffulties in constructing approximation spaces for problems with internal constraint and non-linearities of the convective type. It is also proposed in this thesis a global circulation index capable of identifying, from the simulation results, the windd intensity by level ranges and by rooms. Changes are proposed to original internal environmentes through openings locations, wall shapes and outdoor volumes placements. Some wind-catcher models, typical from north Africa, are studied, and it is suggested here the potentiality of theis usage in the hot and dry regions of Brazil. The usefulness of this alternative system is also proposed and tested here for some buildings located in the city of Rio de Janeiro. / Nesta tese, modelagem computacional e simulação numérica são desenvolvidas para arquitetura, com o objetivo de permitir avaliação de configurações de projetos e testes de possíveis melhorias, tanto na fase pré-ocupacional, como na pós-ocupacional, visando conforto em ambientes construídos. Essas melhorias são aqui introduzidas a partir de alterações de simples execução sobre os projetos originais, objetivando o incremento da qualidade funcional das construções, a baixos custos financeiros e ambientais. Este trabalho, assim, atenta para as variáveis de conforto de circulação do ar (campo de velocidades), temperatura e concentração de poluentes levando em conta radiação, convecção e materiais da envoltória. É apresentado um modelo matemático acoplado para as variáveis velocidade, temperatura e concentração através das equações de conservação de massa, de momento, de energia e de espécies; e estão previstas condições de contorno variáveis. As soluções numéricas para o modelo matemático são aqui obtidas via um método estabilizado de elementos finitos mistos, que permite lidar com as dificuldades de construção de espaços de aproximação para problemas que envolvem restrições internas e não linearidades do tipo convectivo. Propõe-se também nesta tese um índice de circulação global capaz de, a partir dos resultados das simulações, identificar a intensidade de vento, por faixas e por ambientes. São propostas alterações em projetos originais de ambientes internos através de localização de aberturas, formato de paredes e posicionamento de volumes exteriores. São estudados alguns casos de captadores de vento típicos do norte da África e indica-se, aqui, sua potencialidade para regiões quentes e secas do Brasil. Sua utilização é também proposta e testada para algumas residências da cidade do Rio de Janeiro.