Orientador: Renato Bertolino Júnior / Banca: Haroldo de Mayo Bernardes / Banca: João Alberto Venegas Requena / Resumo: O presente trabalho tem por objetivo obter numericamente os valores das distribuições de pressões devidas a ação do vento e seus respectivos coeficientes de pressões de formas externos em torres de seção circular. As distribuições de pressões nas torres são determinadas através da simulação numérica, utilizando-se o programa ANSYS 9.0, considerando-se a interação fluido-estrutura. Para a simulação numérica, a geometria da torre foi modelada tridimensionalmente, considerando como fluido o ar no qual a edificação está inserida. As distribuições de pressão foram determinadas para relações geométricas em planta da torre, entre a altura e o diâmetro (h/d), para valores menores ou iguais a 10. Posteriormente, comparam-se os resultados numéricos obtidos na simulação através do ANSYS com os valores apresentados pela norma NBR-6123:1988, a fim de verificar a viabilidade da utilização da simulação numérica na obtenção das distribuições de pressão em outras estruturas. / Abstract: The present work has for objective to obtain the distributions pressures values the wind actions in tower with circular section. The values of the distributions pressures are obtained to the numeric simulation, using the ANSYS 9.0 software and considering the flow structure interaction. In the numeric simulation, the tower geometry was considered in 3D dimension, and the flowed it is the air. The distributions pressures were certain for geometry relationships between the height and the diameter (h/d), for values smaller or equal than 10. Later, the ANSYS numeric results are compared with the presents values by the NBR 6123:1998, in order to verify the viability numeric simulation used for obtaining the pressures distributions in other structures. / Mestre

Orientador: Carlos Roberto Minussi / Co-orientador: Geraldo de Freitas Maciel / Banca: Anna Diva Plasencia Lotufo / Banca: Mara Lúcia Martins Lopes / Banca: Tiago Zenker Gireli / Banca: Conceição Juana Espinosa Morais Fortes / Resumo: Esta pesquisa trata do monitoramento e da previsão da geração de agitação pela ação do vento e da propagação de estados de agitação em dois locais: Porto da Praia da Vitória - Açores - Portugal e Lago da Barragem de Ilha Solteira - São Paulo - Brasil. A metodologia abordada utiliza o modelo numérico SWAN (Simulating WAves Nearshore) que é capaz de simular a geração, propagação e dissipação da agitação marítima, com base na equação para a conservação da ação de onda. Na propagação da agitação marítima, em zonas costeiras abertas ou confinadas, o modelo simula os processos físicos de refração, difração e empolamento devido a variações do fundo e presença de correntes. Também integra na simulação o crescimento de onda por ação dos ventos, a arrebentação por influência do fundo e por excesso de declividade (whitecapping), a dissipação de energia por causa de fricção do fundo, o bloqueio e reflexão por correntes opostas, e a transmissão através de obstáculos. Entre os vários resultados obtidos através do SWAN, destacam-se a altura significativa, os períodos de pico e médio, as direções de pico e média, a dispersão direcional, o parâmetro de largura de banda e nível de água em qualquer parte do domínio computacional. Duas aplicações do modelo SWAN são tratadas nesta tese para a simulação da geração e da propagação de ondas em dois locais distintos: um correspondente a uma zona costeira aberta - a zona marítima adjacente ao porto da Praia da Vitória, na Ilha Terceira do Arquipélago dos Açores, Portugal; e outro correspondente a uma zona confinada, o lago da barragem de Ilha Solteira, São Paulo, Brasil. Para o Porto da Praia da Vitória, utilizaram-se os resultados das previsões da agitação marítima ao largo da zona em estudo, obtidos com o modelo de previsão de larga escala WAVEWATCH III e os dados de vento do ... / Abstract: This research deals with the monitoring and the forecasting of wind wave generation and propagation at Praia da Vitória - Azores - Portugal and at the reservoir of Ilha Solteira Dam - São Paulo - Brazil. The SWAN numerical model (Simulating Waves Nearshore) is employed. Such a model is able to simulate the generation, propagation and dissipation of sea waves, based on the equation for wave action conservation. In the sea-wave propagation across both open and confined coastal regions, the model simulates the physical processes of refraction, diffraction and shoaling due to bottom depth variations. It also is capable of simulate the presence of currents, as well as wave growth due to wind, bottom induced wave breaking and whitecapping, energy dissipation due to bottom friction, wave blocking and reflection by currents and wave transmission across obstacles. Among the several results produced by SWAN model, it is worth mentioning significant wave height, mean and peak periods, mean and peak directions, directional spreading, bandwidth parameter and sea level anywhere in the computational domain. Two applications of SWAN model are developed to simulate sea-wave generation and propagation at two distinct locations: one corresponds to an open coast location - the maritime region adjacent to Praia da Vitória port, on Terceira Island, Azores archipelago, Portugal; and the other corresponding to a confined region, the reservoir of Ilha Solteira Dam, São Paulo, Brazil. For Praia da Vitória port, results from offshore sea wave forecasts obtained through the large scale model WAVEWATCH III and wind data from MM5 model were used as forcing data for SWAN model. The numerical results were compared to sea-wave data obtained from a wave buoy deployed 4 km away from the coast at water depth of 90 m (Point 2), during 2009 and 2010 with three-hourly averages. The numerical model SWAN proved itself quite ... / Doutor

Orientador: Anna Diva Plasencia Lotufo / Co-orientador: Geraldo de Freitas Maciel / Banca: Milton Dall Aglio Sobrinho / Banca: Maria Lúcia Martins Lopes / Banca: Maria Teresa Leal Gonsalves Veloso dos Reis / Banca: Fernanda Caseño Lima Trindade / Resumo: Os riscos associados a zonas costeiras e portuárias são uma das principais preocupações no planejamento e gestão destas zonas. Exemplos desses riscos são os associados aos fatores: instabilidade de estruturas marítimas de proteção, ocorrência de galgamentos, inundação, erosão costeira e navegação. Não obstante ao citado, tem-se também, o caso dos riscos inerentes ao ambiente dos reservatórios de barragens e de seus usos múltiplos, que fazem parte de segmentos de hidrovias, além de fazer parte de complexos de navegação e rotas comerciais. O exposto justifica a importância crescente do desenvolvimento de metodologias capazes de avaliar o risco neste tipo de situações. O presente trabalho trata do desenvolvimento e aplicação de uma rede neural artificial, notadamente a rede ARTMAP-Fuzzy, na tentativa de se prever alguns fenômenos de superfície livre e interação onda-estrutura, sejam eles: agitação marítima, comportamento de ondas em lagos de barragem e galgamento. A rede em questão pertence à família ART (Adaptive Ressonance Theory), e foi desenvolvida e utilizada na tentativa de se prever tanto a agitação marítima dentro e fora de um porto, quanto para o cálculo do galgamento em um ponto do barramento de contenção e, também na tentativa de se prever o comportamento de ondas geradas por vento em um reservatório formado pela construção de uma usina hidroelétrica. O porto em estudo foi o de Sines que se situa a sudoeste da Europa, na costa oeste de Portugal, a 58 milhas náuticas a sul de Lisboa. Já, para o caso de ondas em lagos, o mesmo se trata do lago formado pela construção da Usina Hidroelétrica de Ilha Solteira, situado a noroeste do Estado de São Paulo - Brasil. Para o caso de estudo relativo ao porto de Sines, o treinamento desta rede neural é efetuado com dados de medição de boia-ondógrafo ao largo do porto e ainda, comparados com resultados do modelo numérico de propagação de ... / Abstract: The risks associated to coastal and harbor zones are one of the main concerns in planning and managing these zones. Some examples can be mentioned such as: instability of maritime structures, wave overtopping, flooding, coastal erosion and unsafe navigation. Furthermore, there are the risks associated to dam reservoirs and their multiple uses, as for example those reservoirs that are used as waterways, as well as being commercial and navigation routes. These are some of the justifications to develop methodologies capable of evaluating the risk in this kind of situations. This work is concerned with the development and application of a Fuzzy ARTMAP artificial neural network to forecast some phenomena of free surface and of wave-structure interaction, such as: sea wave conditions, wave behavior in dam lakes and wave overtopping. The neural network pertains to the ART (Adaptive Resonance Theory) family and is developed and used to forecast the wave conditions outside and inside a port, the wave overtopping at a cross-section of the port protection breakwater, and also the wind waves generated in an hydroelectric dam reservoir. The studied port is the Sines port, located at south west Europe, west coast of Portugal, 58 nautical miles south of Lisbon. The hydroelectric reservoir is the Ilha Solteira lake, located north west of the State of São Paulo, Brazil. Considering the Sines port, the neural network training for forecasting wave conditions is performed with data measured by a wave buoy positioned offshore the port, and also with numerical model results of wave propagation at the entrance of the port (SWAN model) and inside the port (DREAMS model). The wave conditions inside the port predicted by the new tool are compared with some field data. The neural network training for forecasting wave overtopping at the breakwater is performed with data obtained from a two-dimensional physical model developed at the National Laboratory for Civil ... / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-06-23Bitstream added on 2014-06-13T19:00:07Z : No. of bitstreams: 1 ricci_rp_me_bauru.pdf: 3607185 bytes, checksum: d742c0c6ab4783eb07af6258b0f9b7ad (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O processo de fabricação das pás de turbinas eólicas envolve a colagem de estruturas fabricadas em plásticos reforçados com fibra de vidro. Neste trabalho foram analisadas os três principais tipos de adesivos estruturais utilizados pelos fabricante de pás (epóxi, poliuretano e metil-metacrilato), com o objetivo de desenvolver critérios que auxiliem na seleção de adesivos e de tratamentos superficiais aplicados às estrutuaras a serem coladas. A caracterização dos adesivos envolveu dois tipos de ensaios mecânicos: o cisalhamento de juntas de sobreposição simples e a clivagem de juntas adesivas. Dois tipos de tratamento das superfícies dos aderentes foram utilizados: camada de sacrifício removível (peel-ply) e abrasão. Também foi realizada a análise dos modos de falha das juntas ensaiadas como auxílio de compatibilidade entre adesivo e substrato. Os resultados mostram que o tratamento via peel-ply foi o mais eficiente para as juntas coladas com epóxi e testadas em cisalhamento, ao apresentar um aumento de 28% na resistência em relação às superfícies sem tratamento. Imagens de microscopia eletrônica de varredura sugerem que esse tratamento gerou uma área maior de contato em relação à superfície não tratada e que causou menos danos à superfície do aderente do que o método abrasivo. Os grupos colados com adesivo metil metacrilato, independentemente do tipo de tratamento, obtiveram os maiores valores nos ensaios de clivagem, cerca de 170% superiores aos demais grupos. Para estruturas de pás corretamente projetadas para evitar cargas de peeling em suas juntas adesivas, este trabalho mostra que a melhor opção são aderentes tratados com peel-ply e colados com epóxi. Contudo, um plano de testes deve ser elaborado sempre que houver a necessidade do emprego de um novo adesivo ou método de preparação superficial / The manufacturing process of wind turbine blades involves the bonding of structures made of glass reinforced plastic. This work analyzes the theree main types of structural adhesives used by blades manufactures (epoxy, polyurethane and methyl methacrylate), with the goal of developing criteria to assist in the selection of adhesives and surface treatments applied to the structures to be bonded. The characterization of the adhesives involved two types of mechanical tests: single lap shear joints and cleavage of adhesive joints. Two types of surface treatment of the adherents were used: removable sacrifical layer (peel-ply) and abrasion. The joint failure mode analysis was also carried out as an aid to the study of compatibility between adhesive and substrate. The results show that treatment via peel-ply was the most efficient for epoxy bonded substrates tested in shear, by presenting a 28% increase in strengh compared to untreated surfaces. Images of scanning electron microscopy suggest that this treatment led to a larger area of contact relative to untreated surfaces and caused less damage to the substrate's surface than the abrasive method. The groups bonded with methyl methacrylate regardless the type of treatment, had the highest values in the cleavage test, approximately 170% higher than other groups. For propertly designed blades, that avoid peeling loads in their adhesive joints, this work shows that the best option are substrate treated with peel-ply and bonded with epoxy. However, a test plan should be prepared whenever there is the necessity of using a new adhesive or method of surface preparation

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2011. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2011-09-29T15:11:56Z No. of bitstreams: 1 2011_CristinaAlmeidaBuenoeSilvaVilela.pdf: 12347318 bytes, checksum: 62e85024263fa0338bc3d50020128a6a (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-10-03T11:59:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_CristinaAlmeidaBuenoeSilvaVilela.pdf: 12347318 bytes, checksum: 62e85024263fa0338bc3d50020128a6a (MD5) / Made available in DSpace on 2011-10-03T11:59:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_CristinaAlmeidaBuenoeSilvaVilela.pdf: 12347318 bytes, checksum: 62e85024263fa0338bc3d50020128a6a (MD5) / O objetivo desta tese de doutorado é contribuir para o estado da arte em tensoestruturas, especificamente no que se refere à ação estática do vento sobre algumas estruturas cônicas de coberturas. Sete modelos rígidos de estruturas de membrana cônicas com um pico sem cone de fechamento no topo, um modelo com um pico e cone de fechamento no topo, um modelo com dois picos e outro com três picos foram ensaiados no túnel de vento do Laboratório de Aerodinâmica das Construções da Universidade Federal do Rio Grande do Sul – LAC/UFRGS. Os coeficientes de pressão interna, externa e resultante de todos os modelos foram obtidos a partir dos ensaios dos modelos em túnel de vento e calcularam-se, então, as forças estáticas que devem ser utilizadas no cálculo e dimensionamento destas estruturas. Observou-se que os valores máximos de sucção e sobrepressão calculados ocorreram com maior freqüência com os ângulos de incidência do vento de 30º e 0º e que a maior parte da superfície dos modelos ensaiados não está sujeita a picos severos de sucção ou sobrepressão. Foram testadas algumas opções de aglutinação de tomadas para obtenção de coeficientes de forma e simplificação do carregamento aplicado, mas observou-se que o resultado não representa bem a realidade por ser aplicável apenas em situações de baixo gradiente de pressões. Buscou-se resumir os resultados dos ensaios com os modelos de dois e três picos com o cálculo de fatores de redução, mas não foi possível devido à grande variabilidade dos valores dos coeficientes de pressão. Nestes modelos, observou-se, em geral, um aumento da sobrepressão e uma redução da sucção nos picos localizados a sotavento. Os carregamentos obtidos dos experimentos foram aplicados em uma tensoestrutura de um pico no programa LightsGiD com visualização de gráficos nos programas AutoCAD e GiD, e o resultado foi comparado com valores de carga utilizados por algumas empresas que não realizam testes em túnel de vento antes da construção de seus projetos de coberturas com membrana. As tensões principais na membrana e as forças nos cabos de borda com a aplicação dos carregamentos obtidos nos ensaios apresentam, em geral, valores inferiores aos resultados obtidos com as cargas distribuídas utilizadas quando não são realizados experimentos. A aplicação na maioria dos casos de coeficientes de pressão incorretos nos projetos faz com que os riscos de acidentes provocados pela ação do vento sejam maiores. Para melhorar a precisão dos dados que estão sendo usados como carregamento de vento em tensoestruturas é necessário disponibilizar mais informações, especialmente para os projetos menores em que testes em túnel de vento não são economicamente viáveis e não há tempo hábil para sua realização. Para atingir esta meta, mais séries de testes em túnel de vento devem ser feitas com configurações típicas, metodologia clara e divulgação de resultados. Uma vez que existam dados suficientes publicados, estes poderiam ser utilizados para a elaboração de normas específicas com orientações para projeto, construção e manutenção de estruturas de membrana. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The goal of this thesis is to contribute to the state of the art in tension structures, specifically with regard to the static wind action on some conical roof structures Seven rigid models of conic shaped membrane structures without closing the top, a conic model with a cone to close its top, a two and a three bay arrangements were tested in the wind tunnel at Laboratório de Aerodinâmica das Construções at Universidade Federal do Rio Grande do Sul – LAC/UFRGS. Internal, external and net pressure coefficients for all models were obtained from wind tunnel tests and static forces were calculated to be used in the design of these structures. It was observed that the maximum calculated values of suction and pressure occurred more frequently with the wind directions of 30º and 0º and that most of the surface of the models tested is not subject to severe peaks of suction nor pressure. Some options of averaging pressure coefficients over larger areas were done to simplify the applied loads, but it was observed that the result did not represent reality because it is applicable only in situations of low pressure gradient. To summarize the results of tests with two and three bay arrangements, the calculation of reduction factors was tried, but it was not possible due to the large range in the values of the pressure coefficients. In these models, in general, there was an increase of pressure and a decrease of suction in the peaks located downwind. Loadings obtained from the experiments were applied on a conic shaped fabric roof using LightsGiD program with results seen in AutoCAD and GiD programs. These results were compared with load values used by some companies that do not make wind tunnel tests before construction of their membrane roofing projects. Principal stresses in the membrane and forces in the cables with the application of loads obtained from the tests presented, in general, lower values than results shown with distributed loads used when experiments are not performed. The application in most cases of incorrect pressure coefficients in projects means that the risk of accidents caused by wind is larger. To improve the accuracy of the data being used as wind load on fabric roofs it is necessary to provide more information, especially for smaller projects since for these, wind tunnel tests are not economic or possible within the time-scale. To achieve this goal, more series of wind tunnel tests should be done with typical configurations, clear methodology and released results. Once there is sufficient data published, they could be used for the development of codes and standards with specific guidelines for design, construction and maintenance of membrane structures.

A teoria dos valores extremos desempenha um papel fundamental na modelagem de eventos associados a probabilidades muito pequenas ou eventos raros. Os modelos probabilísticos baseados nesta teoria visam predizer, a partir de um conjunto de valores máximos de um processo ambiental registrado num período relativamente curto (30 anos, por exemplo), os valores máximos esperados num período maior de tempo (50, 100 ou mais anos), que para o caso específico dos ventos, são de grande utilidade no planejamento de estruturas civis. Este trabalho consistiu no ajuste da distribuição generalizada de valores extremos (GVE), que inclui como casos particulares, as distribuições Gumbel, Fréchet e de Weibull (definidas na teoria dos valores extremos), aos dados de velocidade máxima mensal de ventos registrados durante um período de 43 anos (1956 a 1971 e 1974 a 2000) na estação agrometeorológica da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" em Piracicaba, Estado de São Paulo. Para a estimação dos parâmetros dessa distribuição, foi utilizado o método da máxima verossimilhança. O ajuste aos dados foi avaliado através dos gráficos quantil-quantil e do teste de Kolmogorov-Smirnov. A partir do ajuste inicial da distribuição GVE, a distribuição de Gumbel demonstrou ser a mais adequada para modelar os dados de velocidade máxima de vento em todos os meses do ano. Observou-se também, que os meses de setembro a dezembro apresentaram as maiores velocidades máximas de vento. Ventos com velocidades acima de 60 km h-1, considerados como muito fortes, também apresentaram-se neste período do ano. Por último, foram obtidos os níveis de retorno para os períodos de retorno 5, 10, 50 e 100 anos, e construídos seus respectivos intervalos de 95% de confiança, através dos métodos delta e da estatística de razão de verossimilhança. / The extreme value theory plays a fundamental role in modeling of events associated to very small probabilities or rare events. The aim of the probabilistic models based on this theory is to predict, from a set of maximum values of an environmental process recorded on a relatively short period (e.g. 30 years), the expected maximum values in a greater period (50, 100 or more years). For the specific case of wind, these values are very useful for the planing and development of civil structures. This work is concerned with the fitting of the generalized extreme value (GEV) distribution, which includes as specific cases, the Gumbel, Fréchet and Weibull distributions (defined in the extreme value theory), to the maximum wind speeds recorded monthly during a 43 years period (1956 to 1971 and 1974 to 2000) in the agrometeorological station of the College of Agriculture "Luiz de Queiroz", in Piracicaba, SP (Brazil). For the estimation of parameters of the GVE distribution the method of the maximum likelihood was used. The fitting to the data was evaluated through the quantil-quantil graph and the Kolmogorov-Smirnov test. From the initial fitting of the GEV distribution, we concluded that the Gumbel distribution was the most suitable to model the maximum wind speed for all months. It was observed that the September to December period showed the highest values of maximum wind speed. This period also showed winds with speeds above 60 km h-1, considered as very strong. Finally, we obtained the return levels for the return periods of 5, 10, 50 and 100 years, and we constructed their respective 95% confidence intervals, through the delta and the likelihood ratio statistics methods.

Neste estudo buscou-se entender as relações dos Jatos de Nível Baixo (JNB) na geração de convecção em escala sinótica e a sua associação com eventos de intensa precipitação. Observou-se o perfil vertical do vento através de radiossondagens realizadas no Aeroporto Internacional Salgado Filho em Porto Alegre e em Uruguaiana no interior do estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Analisou-se a sua variabilidade sazonal, intra e inter-sazonalidade. Estimaram-se suas escalas e intensidades predominantes, descrevendo a interação dos JNB's e o seu importante papel na circulação geral da atmosfera e no transporte de vapor de água e calor das regiões equatoriais para regiões de latitudes médias, influenciando diretamente o balanço hídrico de extensas bacias hidrográficas interligadas neste transporte. Os JNB's associados neste intenso transporte apresentam uma tendência de estarem ligados a eventos convectivos noturnos e na geração de Complexos Convectivos de Mesoescala (CCM), que geram elevados índices pluviométricos que podem causar importante impacto econômico Utilizam-se várias técnicas estatísticas para realização deste estudo, como a Análise das Componentes Principais, Classificação Não-Hierárquica dos JNB's, cálculo das correlações dos sinais das séries temporais dos JNB's e as precipitações, com a utilização de técnicas "Bootstrap", uso de técnicas geoestatísticas, com o cálculo do variograma da precipitação máxima e dos seus dias de evento com ajustamento de um modelo para o variograma teórico. Realiza-se a modelagem com o uso do modelo meteorológico "Model Mesoscale Five" (MM5) para estudar a estrutura e caracterizar o transporte realizado pelo JNB. O emprego destas metodologias facilita o entendimento da complexidade das interações de diferentes escalas meteorológicas envolvidas nos processos sinóticos de macro e mesoescala. Em tal complexidade, o trabalho realizado pelos JNB's nesta interação é o de ser a escala efetiva de transporte na baixa atmosfera, que realiza o importante papel de acoplar a meteorologia regional e o ciclo hidrológico em escala continental.

A crescente demanda mundial por energia, o aumento da produção industrial mundial e o efeito estufa têm gerado um grande problema para a atmosfera no que diz respeito à poluição. As necessidades de conhecimento sobre a física da dispersão de poluentes levaram à criação de ferramentas capazes de reproduzir e responder sobre os possíveis efeitos ao meio ambiente. Túneis de vento de camada limite são ferramentas que possuem condições de simular, em escala reduzida, as emissões de fontes poluidoras tais como chaminés de indústrias e emissões de veículos automotores, bem como permitir a obtenção de soluções aos possíveis danos causados. Este trabalho realizou um estudo exploratório em túnel de vento do comportamento de uma pluma de contaminantes emitidos por uma chaminé isolada, utilizando o hélio como gás traçador. Foram realizados ensaios com diferentes tipos de escoamento, velocidades do vento e velocidades de emissão da pluma. As emissões utilizaram hélio puro e uma mistura binária de hélio e ar. Foram feitos levantamentos do perfil de concentrações no eixo da chaminé, a diferentes posições a sotavento. Avaliou-se também a eficiência de um sistema de anemometria acoplado a uma sonda aspirante como instrumento medidor de concentrações de hélio. A análise dos resultados demonstrou a capacidade do túnel de simular o fenômeno da dispersão de poluentes e a influência das características da rugosidade do terreno no processo de diluição da pluma. Concluiu-se que há a influência aerodinâmica da chaminé sobre a pluma, comprovando-se a existência de três regiões características da pluma, cada uma apresentando um determinado comportamento para as flutuações instantâneas da concentração de hélio. Por último, o sistema de anemometria em conjunto com uma sonda aspirante é somente adequado para estudos de efeitos locais de dispersão de poluentes. / The increasing global energy demand, the growth of the world industrial production and the greenhouse effect have created a great problem for the atmosphere regarding pollution. The need of knowledge about the physics of the pollutants dispersion led to the creation of tools able to simulate and to respond on the possible effects to the environment. Boundary layer wind tunnels are tools capable of simulate, in reduced scale, the emissions from pollutant sources such as chimneys from industries and vehicles, as well as to allow possible hazardous problems to be solved. In this work, an exploratory wind tunnel study is made of the plume behaviour originated from an isolated chimney, using helium as tracer gas. The tests were performed for different types of flows, wind velocities and plume emission velocities. The emissions were from pure helium and a binary mixture of helium and air. The concentrations were measured in several positions leeward of the source. It was also evaluated the efficiency of an anemometry system connected to an aspirating probe as measuring instrument of the helium concentration.The analysis of the results demonstrated the capacity of the wind tunnel to simulate the pollutant dispersion phenomenon and the influence of the terrain roughness in the plume dilution process. It is concluded that the chimney exerts an aerodynamic influence over the plume, proving the existence of three characteristic plume regions, each one presenting a specific behaviour for the instantaneous fluctuations of helium concentrations. Regarding the anemometry system connected to an aspirating probe, it is concluded that it is only adequate for the study of local effects in the dispersion of pollutants.

Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-01-20T17:20:51Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) CARLOS VITOR DA SILVA SARMENTO-2015-ESTIMATIVA DE PARÂMETROS AERODINÂMICOS.pdf: 8960155 bytes, checksum: 851fb91ee392cc0fd675243f7ff16912 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-20T17:20:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) CARLOS VITOR DA SILVA SARMENTO-2015-ESTIMATIVA DE PARÂMETROS AERODINÂMICOS.pdf: 8960155 bytes, checksum: 851fb91ee392cc0fd675243f7ff16912 (MD5) Previous issue date: 2015-05-22 / Estruturas estão constantemente sujeitas a ações dinâmicas do vento. O procedimento padrão de análise de esforços consiste na obtenção de parâmetros aerodinâmicos, dentre eles o coeficiente de arrasto (CA) e de força, para uma posterior aplicação de forças estáticas equivalentes aos nós ou superfície de influência do modelo numérico. De maneira geral o CA é obtido através de ábacos e tabelas disponíveis na literatura e normas vigentes. No Brasil a norma que fornece esses coeficientes é a NBR-6123/1988. Um problema surge em construções especiais, obras de arte e edificações não contempladas por aspectos normativos, e desta forma exigem uma análise especial. Uma alternativa surge com o emprego de ensaios em túnel de vento para estimativa do coefi-ciente de arrasto (CA). Entretanto, dificuldades adicionais podem surgir, como erros de escalas, ins-trumentação e incertezas do processo. Uma alternativa que já é bastante utilizada nas industrias ae-roespacial e automobilística e vem ganhando espaço na construção civil é a Dinâmica dos Fluidos Computacional (“Computational Fluid Dynamics-C.F.D.”). Através de simulações numéricas por meio de um solver para equações completas de Navier-Stokes é possível avaliar o CA para diversas formas geométricas e também para diferentes parâmetros de entrada. Na literatura é comum encon-trar a denominação: "Túnel de Vento Numérico", para esse tipo de abordagem. Neste trabalho foram analisados casos práticos. Simulações numéricas com o auxílio do software Ansys® CFX foram con-duzidas e os resultados foram posteriormente confrontados com as prescrições da NBR-6123/1988. Desta forma o CFD se mostrou bastante promissor em termos de custo computacional, estimativa do CA e versatilidade na mudança de parâmetros do problema. / Structures are constantly subjected to dynamic wind action. The Standard analysis procedure is to obtain aerodynamic parameters, including the drag and force coefficients, for a subsequent ap-plication of static equivalent forces on the numerical model. Generally, the drag coefficient is obtained by abacuses and tables available in the literature and design codes. In Brazil, the code that provides these coefficients is the NBR-6123/1988. However, a problem arises in special buildings and structures not covered by code provisions, demanding spe-cial analyses for a safe design. An alternative arises with the use of wind tunnel tests for estimation of the aerodynamic pa-rameters. On the other hand, additional difficulties may arise, such as: scales errors, instrumentation and uncertainties in the process. An other alternative that is already widely used in the aerospace and automotive industries and that is becoming more popular in civil engineering is the Computational Fluid Dynamics (CFD). Through numerical simulations using a solver for Navier-Stokes equations it is possible to evaluate the aerodynamic parameters for various geometric shapes and for different input data. In literature, this type of analysis is commonly referred as Numerical Wind Tunnel. Practical simulations using Ansys CFX software were conducted and the results were later confronted with the requirements of NBR-6123/1988 as well as wind tunnel tests. The CFD models proved quite promising in terms of accuracy, computational cost and versatility to structural engineer-ing analysis.

Como o erro é inerente ao próprio processo de medida, e portanto nunca será completamente eliminado, deve-se buscar minimizá-lo, reduzindo ao máximo as fontes de erros grosseiros e sistemáticos. Devido à dificuldade de identificar com segurança as fontes desses erros e tendo o indício que, em grande parte, ocorrem devido às variações geométricas e às características construtivas dos modelos ensaiados, é apresentada, como proposta de ferramenta de auxílio à detecção desses erros, a construção de um modelo padrão aeronáutico. Devido às semelhanças geométricas com os modelos das aeronaves atualmente ensaiados no Túnel Aerodinâmico número dois (TA-2) do IAE, foi escolhido como modelo-padrão o M5 da série M do Office National DÉtudes et de Recherches Aérospatiales (ONERA) para ensaios de proficiência intra e interlaboratorial do TA-2 nesse tipo de ensaio. O contexto que possibilitou a recomendação da proposta está descrito na primeira parte do presente trabalho, que trata do controle e melhoria da infraestrutura. Quanto à infraestrutura, propõe-se a melhoria das instalações e o conhecimento e controle sobre o escoamento do túnel. Sobre controle na execução dos ensaios intralaboratoriais são obedecidos os quesitos da NBR 17025 e da NBR 15100. Esses ensaios intralaboratoriais fornecem a reprodutividade dos ensaios de curto termo, isto é, ensaios executados numa mesma campanha ou próximos que forneceram resultados comparáveis aos de grandes complexos de túneis do primeiro mundo, porém a reprodutividade de longo termo, quando observadas condições diferentes de equipamentos, montagem, entre outros, nota-se uma característica de erros sistemáticos. / As the error is inherent to the proper process of measure, and therefore never completely it will be eliminated, it must be searched to minimize it, reducing to the maximum the sources of gross errors and systematic. Due to difficulty to identify with security the sources of these errors and having the indication that, to a large extent, occurs due to the geometric variations and the constructive characteristics of the assayed models, it is presented, as proposal of tool of aid to the detention of these errors, the construction of a model aeronautical standard. Had to the geometric similarities with the models of the aircraft currently assayed in the Wind tunnel number two (TA-2) of the IAE, the M5 of M serie of the Office National DÉtudes et de Recherches Aérospatiales (ONERA) it was chosen as model-standard for proficiency assays intra and interlaboratorial of the TA-2 in this type of assay. The context that made possible the recommendation of the proposal is described in the first part of the present work, that deals with the control and improvement of the infrastructure. About to the infrastructure, it is considered improvement of the installations and the knowledge and control on the draining of the tunnel. On control in the execution of the intralaboratoriais assays the questions of NBR 17025 and NBR 15100 are obeyed. These intralaboratoriais assays supply the reprodutividade of the assays of short term, that is, assays executed in one same campaign or next that they had supplied resulted comparable to the ones of great complexes of tunnels of the first world, however the reprodutividade of long term, when observed different conditions of equipment, assembly, among others, a characteristic of bias quality controls is noticed.