IX CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIAS TÉRMICAS. 9th BRAZILIAN CONGRESS OF THERMAL ENGINEERING AND SCIENCES

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1 IX COGRESSO BRASILEIRO DE EGEHARIA E CIÊCIAS TÉRMICAS 9th BRAZILIA COGRESS OF THERMAL EGIEERIG AD SCIECES Ppe CIT-537 RECOSTRUÇÃO DO CAMPO DE VETOS TRIDIMESIOAL SOBRE REGIÕES DE TOPOGRAFIA evl C. Reis J. Deptmento de Infomátic Cento Tecnológico UFES Av. Fenndo Fei s/n Vitói ES nevl@inf.ufes.b Alesnde Bos Silvei Deptmento de Infomátic Cento Tecnológico UFES Av. Fenndo Fei s/n Vitói ES lesndesil@bol.com.b Jne Méi Sntos Deptmento de Hidáulic e Snemento Cento Tecnológico UFES Av. Fenndo Fei s/n Vitói ES jnemei@npd.ufes.b Julio T. A. Chcltn Deptmento de Hidáulic e Snemento Cento Tecnológico UFES Av. Fenndo Fei s/n Vitói ES juliotc@npd.ufes.b Resumo. Estimtivs d fom dos cmpos de vento em um egião podem se efetuds tvés d intepolção de ddos povenientes de estções meteoológics. Todvi topogfi pode ument significtivmente compleidde do cmpo de ventos estingindo plicbilidde e cuáci do usos de funções convencionis de etpolção (ou intepolção). Este tblho pesent um implementção de um lgoitmo p deteminção do cmpo de ventos sobe um egião ubn de elevo modedmente compleo bsedo no pincípio de consevção de mss incluindo infomções sobe topogfi e econstuindo o cmpo de ventos em su estutu tidimensionl. O lgoitmo é bsedo n técnic de volumes finitos. O modelo é testdo em um poblem de escl el n Região d Gnde Vitói - ES (Bsil) onde o cmpo de ventos e su vição dunte o ciclo diáio são nlisdos. Plvs chve: cmpo de ventos elevo compleo método de volumes finitos. Intodução A deteminção do cmpo de ventos de um egião é etemmente impotnte p um gnde númeo de plicções vindo deste nálise de dispesão de poluentes n tmosfe o levntmento dos ecusos eólicos de um egião. Ddos sobe o cmpo de ventos são obtidos po estções meteoológics que monitom dieção e velocidde do ventos. Todvi estes ddos epesentm infomções em pontos isoldos que necessitm se etpolds p se obte o cmpo de ventos em tod egião. O uso de funções convencionis de etpolção (ou intepolção) pode lev gndes eos visto que ests não incopom s ccteístics de topogfi. Os modelos utilidos p detemin o cmpo de vento em egiões de topogfi comple podem se divididos em gupos pincipis: os modelos de pognóstico (ou pedição) e os modelos de dignóstico. Modelos de pognóstico bseim-se n solução ds equções de momentum e enegi que govenm o escomento de fluidos p detemin o cmpo de ventos sobe egião. Est clsse de modelos eque consideável esfoço computcionl devido ntue tidimensionl e tnsiente ds equções envolvids. Além disso lguns utoes pontm que compleidde dos ddos de entd equeidos po tis modelos muit vees estinge su plicbilidde (Rtto 996). Isto tem motivdo o sugimento de váios modelos p desceve o escomento de sobe topogfis comples vindo em difeentes gus de compleidde ente outos Hunt et l. (988 b) e Cuthes et l. (99). Entetnto ecente compção ente os modelos mis utilidos e ddos epeimentis obtidos em epeimentos de cmpo (Dunkele 998) indic que ind eistem gndes limitções nos esultdos obtidos po estes modelos.

2 Poceedings of the ECIT Cmbu - MG Bil - Ppe CIT-537 Po outo ldo simplicidde dos modelos de dignóstico os ton etemmente tentes p plicções pátics. Estes modelos bseim-se n utilição de ddos medidos p detemin o cmpo de ventos sobe tod egião stisfendo à físic do poblem. O modelos mis utilidos dento dest clsse de fements são os modelos bsedos n consevção de mss. A hipótese pincipl deste tipo de modelos é de que eistem ddos meteoológicos suficientes p cctei o escomento n egião e lém disso pincipl influênci sobe o escomento são s mudnçs de dieção imposts pel consevção de mss tvés ds vições de elevo negligencindo impotânci dos efeitos de inéci e viscosos. Est hipótese f com que modelos de dignostico não sejm cpes de inclui efeitos témicos (plums scendentes e/ou descendentes) descolmento de cmd limite ilhs de clo biss minhs e outos efeitos ligdos à consevção de enegi e momentum n tmosfe não se que estes fenômenos sejm cptudos pels ddos meteoológicos medidos pels estções. Entetnto est bodgem tem se mostdo eltivmente stisftói p deteminção de cmpo de vento em egiões de topogfi comple e um gnde númeo de tblhos científicos têm sido publicdo utilindo est técnic ente outos: Pennel (983) Monteo et l. (998) e Monteo e Snin (). Em lguns csos modelos de dignostico bsedos n consevção de mss têm pesentdo esultdos melhoes que modelos de pognóstico utilindo solução complet ds equções govenntes (Rtto 996). Este tblho pesent um implementção de um lgoitmo p deteminção do cmpo de ventos sobe um egião ubn de elevo modedmente compleo bsedo no pincípio de consevção de mss incluindo infomções sobe topogfi e econstuindo o cmpo de ventos em su estutu tidimensionl. O lgoitmo é bsedo n técnic de volumes finitos. O modelo é testdo em um poblem de escl el n Região d Gnde Vitói-ES (Bsil) onde o cmpo de ventos e su vição dunte o ciclo diáio são nlisdos.. Modelo Mtemático O pimeio psso p deteminção do cmpo de ventos em um detemind egião é conhece intensidde e dieção do vento em lguns pontos de monitomento i.e. estções meteoológics. Assim é possível defini um egião de estudo Ω onde o veto de ventos (intensidde e dieção do vento) é conhecido em pontos ( V V V 3 V ). O objetivo dest técnic é constui o cmpo de ventos tidimensionl nest egião com bse nos vloes conhecidos e o mesmo tempo stisfendo equção d continuidde. Assim p obte-se o cmpo de ventos são necessáis dus etps: i) Etp de inicilição A que tnsfom tvés de intepolção/etpolção os vetoes de ventos em um cmpo de ventos p egião Ω. A ( V V V... V ) V ( ) 3 onde o cmpo V ( ) é nomlmente chmdo de cmpo inicil ou cmpo obsevdo e nomlmente não stisf o pincipio d consevção de mss. ii) Etp de juste B que vis tnsfom o cmpo V ( ) em um cmpo finl ou econstuído que stisfç o pincipio d consevção de mss. B V ( ) V ( ) É impotnte not que o númeo de soluções possíveis é infinito ssim o cmpo esultnte V ( ) pocedimentos dotdos ns etps A e B... Etp de inicilição depende dos Usulmente os ddos disponíveis p econstução do cmpo de ventos são dieção e velocidde do vento medidos em divess estções meteoológics esplhds pelo domínio de estudo. Estes ddos são tipicmente colhidos póimos o solo (usulmente m). Rmente são medids s componentes veticis do vento ssim os componentes veticis de velocidde do vento são inicilidos como nulos p todos os pontos no domínio de estudo. P econstui o pefil veticl de velociddes nos pontos de cd estção utili-se o pefil de velocidde d lei d potênci (Shemn 978): V ( ) V ef h ef p () onde V ef é velocidde do vento medid em um ltu de efeênci h ef é coodend veticl e o epoente p é detemindo em função d clsse de estbilidde d tmosfe (Sten et l. 984) confome Tb ().

3 Poceedings of the ECIT Cmbu - MG Bil - Ppe CIT-537 Tbel. Vloes do epoente p em função d clsse de estbilidde d tmosfe (Sten et l. 984). Condição d tmosfe p Instável.5 Modedmente Instável eut..5 Estável.3 Muito Estável.35 Estes pefis veticis de velocidde obtidos n posição ds estções meteoológics são então intepoldos/etpoldos hoiontlmente utilindo técnic / tvés d qul s componentes do veto de velocidde do vento são obtids pti d intepolção dos ddos ds estções meteoológic utilindo como fto peso o inveso do quddo ds distâncis ente s estções meteoológics e cd ponto do domínio. Est é um ds técnic mis comumente utilids p intepolção/etpolção de cmpo de ventos pti de ddos de estções meteoológics (Jing et l ). V ( ) V n n n n n () onde n epesent distânci ente cd estção n e o ponto ( ) do domínio de estudo... Consevção de mss O cmpo de ventos finl deve tende equção d continuidde. Assumindo um escomento incompessível est pode se escit como: V Assim objetiv-se constui um novo cmpo de ventos V ( ) pti de V ( ) que tend equção (3). O pocedimento utilido qui bsei-se n técnic vicionl descit oiginlmente po Sski (958) e (97) e ind utilid po um gnde númeo de pesquisdoes ente outos Shemn (978) Pennel (983) Rtto (996b) e Monteo e Snin (). Este pocedimento seá pens bevemente descito qui o leito mis inteessdo em um descição complet d técnic deve consult um ds efeêncis cim. Com bse no pocedimento de Sski desejse encont um cmpo de velociddes V ( ) poime o cmpo oiginl V ( ) cujos componentes são u v e w que tend eq.3 ms que se cujos componentes são u v e w. Assim é possível esceve o poblem de juste como um poblem de mínimos quddos n fom: E( u v w) [ α ( u u ) α ( v v ) α ( w w ) ]dv (4) Ω sujeito condição impost pel continuidde eq. (3) onde os vloes de α i são os módulos de pecisão de Guss que epesentm constntes do modelo (o cálculo destes vloes seão descitos posteioi). A técnic de multiplicdoes de Lgnge é utilid p minimi epessão cim sujeit equção (3). O vlo mínimo de E( ) é obtido p: (3) u u v v α α (5) (6) 3

4 Poceedings of the ECIT Cmbu - MG Bil - Ppe CIT-537 w w α (7) onde ( ) é o multiplicdo de Lgnge que pode se intepetdo fisicmente como um petubção do velocidde. Se os pâmetos α e α são considedos constntes o longo de todo domínio pode-se esceve equção (3) utilindo eqs. (4) (5) e (6) como: α α α u v w (8) que epesent um equção difeencil pcil elíptic p. Assim p detemin o vlo justdo ds componentes de velocidde (u v w) é necessáio esolve equção (8) com bse nos vloes de (u v w ) e subseqüentemente clcul (u v w) tvés ds eqs. (5) (6) e (7). Todvi p esolve (8) é necessáio estbelece condições de contono. Com bse no pocedimento vicionl dotdo cim Shemn (978) fim que somente dus condições de contono são dmissíveis p equção cim: n fontei (9) n () onde n epesent coodend n dieção noml à fontei. A especificção de mbos viol condição de solução únic. Assim qundo s deivds nomis são em gel não nuls. Assim eiste um juste de (u v w) em elção (u v w ) com bse ns eqs. (5) (6) e (7). Este juste não nulo implic em um vição d quntidde de mss fluindo tvés de um fontei do domínio ltendo quntidde de mss entndo ou sindo do domínio. Potnto condição de contono de é popid p fonteis bets ou pemeáveis do domínio. O vlo constnte de o longo d fontei tmbém implic em um juste nulo p s velociddes tngenciis no contono visto que s deivds tngenciis de seão nuls. Po outo ldo se n coeção de (u v w) em elção (u v w ) é nul. Se s velociddes nomis obsevds em um fontei são nuls velociddes justds tmbém seão nuls. Potnto est condição é idel p egiões de fonteis fechds ou impemeáveis. Assim considendo-se um domínio de estudo tidimensionl (figu ) onde s fonteis lteis são bets fontei infeio epesent o solo e fontei supeio epesent o topo d cmd limite tmosféic (ou cmd de invesão) tvés d qul ssume-se um fluo de mss nulo é possível sumi s condições de contono como; ns fonteis lteis do domínio () n no solo e n fontei supeio do domínio () Fisicmente pode-se intepet equção de (eq. 8) como um equção p petubção (ou coeção) dos componentes de velocidde. Se o cmpo de velociddes inicil tende o pincipio de consevção de mss tem-se que o ldo dieito d equção é eo e o cmpo de é unifome esultdo em coeções nuls de (u v w) em elção (u v w ). Po outo ldo se o cmpo de velociddes inicil não tende o pincípio de consevção em lgum egião do domínio o ldo dieito d eq. 8 seá difeente de eo implicndo em vloes de que levm coeções não nuls de (u v w) em elção (u v w ) com bse ns eqs. e. De fto o ldo dieito d eq. 8 pode se intepetdo como um temo de fonte ou sumidouo de cso este sej difeente sugião vloes de difeentes de eo no inteio do domínio cetndo coeções de (u v w) em elção (u v w ) no sentido de impo consevção de mss. 4

5 Poceedings of the ECIT Cmbu - MG Bil - Ppe CIT-537 Topo d cmd limite tmosféic Relevo Figu. Repesentção esquemátic do domínio computcionl... Estbilidde tmosféic equções 4-8 pecem os vloes de α e α que são os módulos de pecisão de Guss. É impotnte not que de codo com eq. 4 estes vloes epesentm os ftoes de peso dos desvios ente cd componente de velocidde inicil e coigid. Assim se estes vloes são iguis s coeções ds componentes velociddes em cd dieção teão influênci semelhnte n minimição do funcionl E ( u v w) e tods s coeções efetuds sobe o cmpo de ventos inicil teão odem de gnde semelhnte. Dest fom o vento incidente sobe um egião de topogfi comple tendeá consevção de mss tvés de coeções ds componentes de velocidde hoiontis e veticis cindo velociddes veticis scendentes ou descendentes n egião em questão. Todvi s condições meteoológics d tmosfe (dição sol deslocmento de msss de quente/fio etc.) gem difeentes condições de esttificção de densidde n tmosfe que tendem fcilit ou supimi o deslocmento veticl ds msss (Sten et l. 984). Deste modo tmosfe é consided estável qundo sus condições de esttificção supimem os movimentos veticis instável qundo sus condições de esttificção fcilitm os movimentos veticis ou neut qundo não há um influênci significtiv d esttificção nos deslocmentos veticis ds msss de. Potnto visto que tis condições de estbilidde fetm os deslocmentos veticis ds mss de n tmosfe os vloes utilidos p os módulos de pecisão de Guss devem efleti s vições de estbilidde tmosféic. Em condições estáveis os vloes d coeção dos componentes veticis de velocidde devem se menoes devido supessão dos movimentos veticis equeendo vloes de α > α. Mioes vloes de α umentm o peso do desvio eltivo o componente veticl de velocidde n eq. 4 levndo menoes vloes de coeção p s velociddes veticis. Po outo ldo em condições instáveis os vloes d coeção dos componentes veticis de velocidde devem se mioes devido instbilidde cusd pel esttificção equeendo vloes de α > α. Todvi vlição quntittiv dos vloes destes pâmetos é etemmente difícil devido o elevdo númeo de fenômenos envolvidos levndo utilição de vloes detemindos empiicmente. este tblho seão utilidos os vloes sugeidos po Rtto (996b) onde α é tomdo como igul. e ão α /α vi confome pesentdo n Tb. (). Tbel. Vloes d ão α /α em função d condição de estbilidde d tmosfe (Rtto 996b). Condição d tmosfe α /α Instável.4 eut. Estável.3 Muito Estável. Potnto s condições de estbilidde tmosféics são consideds no modelo de dus foms: (i) tvés o epoente p utilido p detemin o pefil veticl de velociddes n constução inicil do cmpo de velociddes e É impotnte lemb que os componentes veticis de velocidde do cmpo inicil são nulos. Assim um coeção pequen esult em vloes de velocidde veticl bios. 5

6 Poceedings of the ECIT Cmbu - MG Bil - Ppe CIT (ii) tvés dos vloes d ão α /α que indicm impotânci dos movimentos veticis ns coeções de velocidde. 3. Método uméico A equção difeencil elíptic p descit n seção nteio é esolvid tvés d técnic de volumes finitos (Ptnk 98). O esquem de difeençs centds é utilido p disceti s deivds ns fces dos volumes de contole em um mlh otogonl unifome ns dieções e e não unifome n dieção (concentndo volumes de contole póimos à supefície sólid). Os vloes de são mendos nos centos dos volumes de contole enqunto s velociddes são mends ns fces dos volumes de contole. A fig. pesent um epesentção esquemátic de um volume de contole típico p s situções nlisds onde os pontos nodis são epesentdos po lets P E W S C e B coespondentes o ponto pincipl (cento do volume de contole ou ijk) e seus viinhos leste (ijk) oeste (i-jk) note (ijk) sul (ij-k) cim (ijk) e bio (ijk-) espectivmente. W S C C E B B P P u v w w ijk ijk ijk ijk Figu. Repesentção esquemátic de um volume de contole típico utilido n discetição. Devido utilição de um mlh otogonl n discetição o elevo foi ttdo tvés d utilição de egiões bloqueds (Ptnk 98) confome indicdo n fig. 3. A fom finl ds equções discetids p cd ponto pode se escit como: b B B C C S S W W E E P P (3) onde P E W S C B b são os coeficientes ds equções linees geds ddos como: E E δ (4) W W δ δ S S δ C C δ α α B B δ α α w w v v u u b k j i k j i k j i k j i k j i k j i α

7 Poceedings of the ECIT Cmbu - MG Bil - Ppe CIT-537 onde e epesentm s dimensões do volume de contole ns dieções e espectivmente. δ E δ W δ δ S δ C e δ B epesentm s distâncis ente os pontos P e E P e W P e P e S P e C P e B espectivmente. O sistem line de equções esultntes é esolvido utilindo o método SOR. Topogfi Domínio computcionl Repesentção do elevo Região bloqued Figu 3. Repesentção do elevo utilindo mlh otogonl. 4. Resultdos e nálise d cuáci do método Um dos mioes desfios p utilição de modelos de dignóstico de cmpo de ventos bsedos n consevção de mss é vlidção do modelo. est seção petende-se nlis cuáci do modelo com bse simulção de um poblem de escl el e compção dos ddos obtidos com vloes medidos. Assim est seção está dividid em 3 ptes. A pimei pte desceve egião se estudd e os ddos epeimentis disponíveis pti ds estções meteoológics. segund pte utili-se os ddos epeimentis de elevo e meteoologi p simul o cmpo de ventos sobe egião. Finlmente n tecei pte cpcidde de pedição do modelo é vlid 4.. Região d Gnde Vitói A Região d Gnde Vitói ES (RGV) é um egião metopolitn loclid poimdmente n o S e 4 o O compeendendo s mioes 5 ciddes do estdo do Espíito Snto (Vitói Vil Velh Se Cicic e Vin). A fig. 4 most o elevo d egião simuld utilindo coodends UTM [m] onde mis lt elevção coesponde poimdmente 5 m. Out ccteístic impotnte d egião é poimidde com o m intoduindo mio compleidde o poblem (devido pesenç de biss minhs). A egião em estudo coesponde um áe de 89 km (7km 33km). Eistem 3 significtivs elevções de elevo n egião: (i) um n egião O do domínio de estudo que coesponde à egião mis elevd e íngeme d topogfi (ii) out egião n fontei O do domínio de estudo (iii) e egião de meno elevção dietmente no cento d ilh de Vitói. Os pontos uis n fig.3 indicm o posicionmento ds 4 estções meteoológics d egião. Ests funcionm continumente fonecendo médis hoáis de modulo e dieção dos ventos desvio pdão d dieção do vento tempetu e insolção que pemitem cctei s condições de estbilidde tmosféic d egião. A deteminção d mlh utilid p simul um poblem é nomlmente um elção de compomisso ente tempo de eecução e pecisão do método numéico. Os modelos de dignostico de cmpo de ventos sobe egiões de elevo compleo nomlmente são utilidos em egiões de gndes dimensões poém s ccteístics de elevo nomlmente necessitm mlhs fins p epesent dequdmente o elevo d egião equeendo um enome esfoço computcionl p o pocessmento de múltiplos cenáios. O númeo de pontos d mlh utilid neste tblho foi detemindo com bse ns dieties dds po Rtto (996b). Assim s simulções fom efetuds com dimensões do domínio computcionl utilido de 7 m 33 m 5 m ( ) e utilindo um mlh de Cmpos de ventos obtidos Com bse nos ddos hoáios de dieção e intensidde de ventos foi simuldo cmpo de ventos sobe egião e su vição com o tempo. O pocessmento de cd cmpo de ventos p o peíodo de (um) ho eque poimdmente minutos de CPU de um Pentium-III 8 MH e ocupndo cec de 64 Mb de memói RAM. As figs 5 e 6 pesentm os cmpos de ventos em 4 difeentes peíodos do di 8/8/ que epesent um di típico do no (dt seleciond letoimente). Ambs s figus pesentm os cmpos de ventos em plnos 7

8 Poceedings of the ECIT Cmbu - MG Bil - Ppe CIT-537 hoiontis um 4 m (fig. 5) e out m cim do nível do m (fig. 6). A escl de coes epesent o módulo do veto velocidde e s egiões que não eibem vetoes velociddes epesentm egiões no inteio do elevo. [m] [UTM] Oceno Atlântico [UTM] Figu 4. Relevo d Região d Gnde Vitói (RGV). A eio veticl est epesentdo em escl mio p centu s ccteístics de elevo. É possível not que o cmpo de ventos obtido p o peíodo de : 3: clmente most um bis minh que pode se obsevd tnto fig. 5 ou fig. 6. este hoáio é possível not que s estções medições indicndo difeentes dieções do vento ccteindo um pdão de escomento bstnte compleo n egião. Com o pss do tempo o vento pedominnte mud gdulmente de dieção tonndo um vento E (pedominnte n egião). O cmpo de ventos obtido p o peíodo de 8: 9: ind eibe um pdão bstnte compleo devido s difeentes dieções do vento obsevds pels estções poém o escomento já eibe um notd dieção pedominnte. Ocoe tmbém um significtiv vição nos níveis de velocidde do vento. Os cenáios obtidos p os peíodos de 4: 5: e : : eibem velociddes significtivmente mis elevds. É impotnte obsev que ns egiões jusnte ds elevções de elevo pesentm velociddes do vento significtivmente mis bi 4.3. Análise d cuáci do modelo Análises de cuáci de modelos de dignostico de cmpo de ventos são nomlmente efetuds ecluindo-se ddos de lgums estções meteoológics dos ddos de entd p o modelo e veificndo se o cmpo de vento esultnte consegue epodui de mnei dequd o escomento n egião. Assim est vlição seá efetud desconsidendo os ddos de um estção como entd p o modelo. Então os cenáios pesentdos n seção nteio seão novmente simuldos e novos cmpos de vento seão obtidos. A cuáci do modelo seá vlid com bse n difeenç ente o vlo de velocidde obtido pelo modelo e o vlo de velocidde obsevdo no ponto d estção omitid. A fig. 7 most os esultdos obtidos po este pocedimento p tods s estções. A fig. 7 pesent os esultdos p dieção do vento no ponto d estção omitid enqunto fig. 7b pesent os esultdo p o módulo d velocidde do vento no ponto d estção obtid. A bciss dos gáficos pesentdos ns figs. 7 e 7b pesent os vloes obtidos pelo modelo e odend pesent os vloes obsevdos pels estções. Idelmente os vloes deveim se semelhntes todvi incuáci n epesentção do modelo cus desvios. Vloes ente s dus linhs vedes no gáfico 7 pesentm um eo meno que 5 o. É possível not que mioi dos vloes obtidos encont-se nest fi poém lguns ddos pesentm desvio supeio 5 o. Estes ddos estão elciondos à simulção do peíodo de : 3: onde s estções eibem dieções significtivmente difeentes. Assim eclusão de um estção edu considevelmente cpcidde do modelo de epodui o compleo pdão de escomento obtido neste peíodo. É impotnte not que omissão d estção não implic em consideável ped de cuáci. isto se deve à posição centl dest estção em elção às outs. Os mioes desvios são obsevdos p estção povvelmente devido seu posicionmento ns poimiddes de um elevção que ton impotnte p cctei o escomento nest egião. 8

9 [ UTM ] [ UTM ] Poceedings of the ECIT Cmbu - MG Bil - Ppe CIT Velocidde to to.77.6 to to.6.46 to to.46.3 to.38.3 to.3.5 to.3.8 to.5. to.8 : 3: 8: 9: Velocidde.3.84 to.3.66 to to.66.9 to.47. to.9.9 to..74 to.9.55 to to.55.8 to.37. to Velocidde to to to to to.7.94 to to.94.6 to to.6.39 to.78. to.39 4: 5: : : Velocidde.7.46 to.7. to to..7 to to.7.3 to to.3.74 to to.74.5 to.49. to [ UTM ] [ UTM ] Figu 5. Cmpos de ventos em um plno hoiontl 4 m cim do nível do m em 4 difeentes peíodos do di 8/8/. Um tendênci semelhnte pode se obsevd n fig. 7b onde os mioes desvios são obsevdos n posição d estção. est figu s linhs vedes epesentm um fstmento de m/s em elção o vlo obsevdo. De um mnei gel os ddos de dieção de vento pesentm desvio médio de 6 o em elção os vloes obsevdos enqunto os vloes de velocidde pesentm um desvio médio de.84 m/s em elção os vloes obsevdos. Estes vloes são eltivmente bios qundo compdos velociddes do vento d odem de 5 m/s todvi p vloes de velocidde n fi de m/s estes desvios epesentm vloes consideáveis de eo pecentul. Estudos de cuáci citdos po Rtto (996) mostm que os desvios médios obtidos com o uso de modelos de dignóstico bsedos n consevção de mss estão ente e 4 m/s. O modelo pesentdo qui pesent vloes bem infeioes estes. Apes dos esultdos eltivmente stisftóios obtidos pelo modelo é impotnte enfti que edução do númeo de estções utilids edu considevelmente cpcidde de pedição do modelo. Especilmente em egiões póims o m como egião em estudo. Devido às hipóteses básics utilids n elboção do modelo os fenômenos témicos e queles elciondos à tnsfeênci de quntidde de movimento não são epesentdos. Assim os ddos ds estções meteoológics são bstnte impotntes p inclui tis infomções. 9

10 [ UTM ] [ UTM ] Poceedings of the ECIT Cmbu - MG Bil - Ppe CIT Velocidde.34.3 to.34.3 to.3. to.3.9 to..8 to.9.69 to.8.59 to to to.48.6 to.37.5 to.6 : 3: 8: 9: Velocidde to to to.9.55 to to.55.9 to.37. to.9.84 to..66 to to.66.3 to Velocidde to to to to to to to to to to.8.9 to.5 4: 5: : : Velocidde to to to to to to to.6.6 to to.6.7 to to [ UTM ] [ UTM ] Figu 6. Cmpos de ventos em um plno hoiontl m cim do nível do m em 4 difeentes peíodos do di 8/8/ Posição Estção Posição Estção Posição Estção 3 Posição Estção 4 Dieção do vento obsevd [gus] Velocidde vento obsevd [m/s] Dieção do vento pedit [gus] Velocidde vento pedit [m/s] () (b) Figu 7. Resultdos do teste de cuáci do modelo p () dieção do vento e (b) velocidde do vento.

11 Poceedings of the ECIT Cmbu - MG Bil - Ppe CIT Conclusões Um estudo do cmpo de ventos sobe um egião de topogfi comple foi pesentdo. A modelgem mtemátic bsei-se no pincípio de consevção de mss. A vlição d qulidde ds pedições efetuds pelo modelo evelou bons esultdos. Todvi mostou que edução do númeo de estções utilids como entd pelo modelo estinge de mnei significtiv cpcidde de simul escomentos com pdões mis compleos. Especificmente p RGV é conselhável inclui um mio númeo de estções meteoológics no estudo pinciplmente devido às inteções com bis minh. Sob o ponto de vist do desenvolvimento do lgoitmo de simulção é conselhável o estudo de técnics vnçds de deteminção do cmpo de ventos inicil como técnic popost po Jing et l. () visto que este influenci fotemente o esultdos finl obtido. É tmbém desejável utilição de técnics de pocessmento plelo devido o elevdo esfoço computcionl equeido p simul múltiplos cenáios. Tblhos futuos podem inclui utilição de mlhs não-estutuds p ton ument pecisão d epesentção do elevo ns simulções. 6. Agdecimentos Os utoes gentilmente gdecem ECOSOFT po fonece os ddos de elevo d Região d Gnde Vitói e SEAMA (secetái Estdul de Meio Ambiente ES) po foneceem os ddos meteoológicos p elição deste tblho. 7. Refeêncis Cuthes D. J.Hunt J. C. R. Bitte R. E. Pekins R. J. Linden P. F. Dliel S. Fst models on smll computes of tubulent flows in the envionment fo non-epet uses em: Compute Modelling in Envionmentl Sciences Cledon Pess 99. Dunkele F. Wind flow ove comple tein PhD. Thesis Univesit of Mncheste Institute of Science nd Technolog 998. Hunt J. C. R. Leibovich S. Tubulent she flow ove low hills Q. J. Rol Meteo. Societ 4 pp Hunt J. C. R. Richds K. J. Bighton P. W. M. Stbl sttified she flow ove low hills Q. J. Rol Meteo. Societ 4 pp b. Rtto C.F. 996b An oveview of mss-consistent models In Modelling Atmospheic Flow Fields Ed. b C.F. Rtto & D.P. Lls Wold Scientific Publishing pp Rtto C.F. 996 The AIOLOS e WIDS codes In Modelling Atmospheic Flow Fields Ed. b C.F. Rtto & D. P. Lls Wold Scientific Publishing pp Pennel W.T. 883 An evlution of the ole of numeicl wind field models in tubine siting Technicl Repot Bttelle Memoil Institute Pcific othwest Lb. Wshington USA. Ptnk V. S. 98 umeicl Het Tnsfe nd Fluid Flow Hemisphee Publishing Copotion USA. Monteo G. Montenego R. Escob J. M. 998 A 3-D dignostic model fo wind field djustment Jounl of Wind Engineeing nd Industil Aeodnmics pp Monteo G. Snín. 3-D modelling of wind field djustment using finite diffeences in tein confoml coodinte sstem Jounl of Wind Engineeing nd Industil Aeodnmics 89 pp Jing D. Liu H. Wng W. Test modified sufce wind intepoltion scheme fo comple tein in stble tmosphee Atmospheic Envionment 35 pp Shemn C.A. 978 A mss-consistent model fo wind fields ove comple tein J. Appl. Meteool. 7 pp Sten A.C. Boudel R.W. Tune D.B. Fo D.L. 984 Fundmentls of Ai Pollution Acdemic Pess. Ed.. Sski Y. 958 An objective nlsis bsed on vitionl method J. Meteool. Soc. Jpn 36 pp Sski Y. 97 Some bsic fomlism in numeicl vitionl nlsis Mon. Wethe Rev. 98 pp TRIDIMESIOAL WID FIELD RECOSTRUCTIO O REGIOS WITH COMPLEX TOPOGRAPHY evl C. Reis J. Deptmento de Infomátic CT UFES Av. Fenndo Fei s/n Vitói ES nevl@inf.ufes.b Alesnde Bos Silvei Deptmento de Infomátic CT UFES Av. Fenndo Fei s/n Vitói ES lesndesil@bol.com.b Jne Mei Sntos Deptmento de Hidáulic e Snemento CT UFES Av. Fenndo Fei s/n Vitói ES jnemei@npd.ufes.b

12 Poceedings of the ECIT Cmbu - MG Bil - Ppe CIT-537 Julio T. A. Chcltn Deptmento de Hidáulic e Snemento CT UFES Av. Fenndo Fei s/n Vitói ES juliotc@npd.ufes.b Abstct. Wind field estimtes ove egion cn be pefomed b using numeicl intepoltion of mesued dt fom meteoologicl sttions. Howeve the topogph cn incese considebl the compleit of the wind flow in egion ceting mjo difficulties fo the use of conventionl intepoltion techniques. This wok pesents implementtion of n lgoithm to detemine the wind field ove ubn egions with modetel comple tein bsed on the mss consevtion pinciple. The lgoithm is developed using the finite volume technique. The model is tested on full-scle poblem The Region of Get Vitói - ES (Bil) whee the wind field nd its houl vition e nlsed. Kewods: wind field comple tein finite volume technique.