Estudo De Um MÉtodo NumÉrico Empregado No Modelo Do Espectro De Energia CinÉtica De Uma Camada Limite Convectiva PlanetÁria

Emanuel Antunes Vieira, Antonio Gleidson Oliveira Goulart

Resumo


Introdução: Na literatura, há um grade numero de trabalhos sobre a parametrização do transporte turbulento na camada limite convectiva (CLC). Geralmente, estes estudos descrevem a turbulência em um estágio quase estacionário da CLC, quando o fluxo de calor vertical é intenso mantendo a turbulência na CLC usando um modelo conceitual, que não trata a turbulência em um estágio quase estacionário; havendo assim, uma evolução no fluxo de calor modificando a estrutura da CLC.O objetivo deste estudo é obter o coeficiente de difusão a partir da função densidade espectral (Goulart et al. 2007) e empregá - lo em modelos de dispersão para estimar a campo de concentração durante o período de crescimento da CLC.O método numérico em questão trata de uma parte sensível no modelo que é a condição inicial.Neste caso, a condição inicial é o espectro de turbulência tri-dimensional que descreva a estrutura da turbulência na CLC, obtido a partir das componentes uni-dimensionais conhecidas. Material e Métodos: Para obter a equação espectral de energia durante o processo de crescimento da Camada Limite Convectiva, será considerada a equação de balanço de energia obtida a partir da equação de Navier-Stokes. Nesta equação, há termos representativos como a transferência de energia por efeito inercial, por efeito térmico, por efeito mecânico e por dissipação molecular; onde, para cada um dos efeitos, foi abordado um tipo de parametrização. No caso da transferência por efeito inercial, a parametrização sugerida por Heisenberg é obtida a partir de Análise Dimensional. O termo de efeito térmico foi parametrizado empregando-se a Teoria de Similaridade da Camada Limite Convectiva e da Análise Dimensional sugerida por (Goulart et al.,2003). O termo de efeito mecânico pode ser parametrizado a partir da Teoria de Similaridade de Monin-Obukhov ( Monin e Obukhov.,1954). As parametrizações sugeridas, quando aplicadas na equação de Navier-Stokes, resultam em uma equação íntegro-diferencial não linear. Para resolver a equação resultante, empregou-se o método de decomposição de G. Adomian (1984,1988,1994). Utilizamos neste trabalhos os computadores; acer aspire one, acer aspire 5050 e uma Workstation Dell Precision T3500. Resultados e Discussão: O método numérico empregado para resolver o modelo para o espectro de turbulência tri-dimensional inicial foi desenvolvido em fortran 95, pois trata-se de uma linguagem de programação de alto nível, alto rendimento, além do que, oferece uma sintaxe afinada para uso em trabalhos numéricos e científicos. Neste estudo, foram utilizados os métodos dos finitos, dos elementos de contorno, integral e variacional. O espectro obtido foi comparado com resultados existentes na literatura. Conclusões: As integrais que surgem na expressão do espectro inicial não admitirem uma solução analítica. Foi usado um método numérico expresso na linguagem fortran95 pois trata-se de uma linguagem de programação de alto nível, alto rendimento, além do que, oferece uma sintaxe afinada para uso em trabalhos numéricos e científicos. Orgão de Fomento: CNPq

Palavras-chave


Método numérico, Camada Limite Convectiva, Espectro de Turbulência

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