SIMULAÇÃO NUMÉRICA DO ESCOAMENTO E DA DISPERSÃO DE MONÓXIDO DE CARBONO NO INTERIOR DE CÂNIONS URBANOS CONSIDERANDO DIFERENTES VELOCIDADES DOS VEÍCULOS

Abstract

A urbanização tem sido cada vez mais presente nas cidades e junto com ela, há um aumento na frota veicular e na densidade de edifícios presentes em zonas urbanas, tornando-se necessário estudos sobre os impactos que esses avanços vêm causando na qualidade do ar que respiramos. Este trabalho tem como objetivo estudar o comportamento do escoamento e da dispersão de monóxido de carbono, proveniente de fontes veiculares, em um cânion urbano idealizado. Foi avaliada a influência da turbulência induzida por veículos no escoamento e na dispersão de monóxido de carbono, considerando duas diferentes velocidades dos veículos em movimento. Para isso foi utilizado o método de volumes finitos (com malha não-estruturada com elementos poliédricos) presente no software de simulação numérica Ansys Fluent© 22.0, no qual foram resolvidas as equações de conservação de massa, momento e espécie química. Além disso, a modelagem da turbulência foi feita utilizando as Equações Médias de Reynolds (Reynolds Averaged Navier-Stokes - RANS). Os resultados numéricos foram comparados com dados obtidos de experimentos de campo e de túnel de vento disponíveis na literatura, bem como com outras simulações numéricas. Pode-se verificar que as variáveis de interesse velocidade, energia cinética turbulenta e concentração de monóxido de carbono foram fortemente influenciados quando a velocidade dos carros foi alterada, principalmente ao se comparar com o caso em que os carros estão parados.

The urbanization has never been so present in cities and together with it comes an increase in vehicle fleet and building density present in urban zones, becoming necessary studies about the impacts that these advancements have been causing on the air quality that we breathe. This work aims to study the behavior of carbon monoxide dispersion and flow, coming from automobile emissions, inside an idealized urban canyon. The vehicle induced turbulence influence over the carbon monoxide flow and dispersion were evaluated, considering two different moving vehicle velocities. For that, the finite volume method together with a non-structured polyhedral mesh present in the numerical simulation software Ansys Fluent© 22.0 was used, in which it solved the mass, momentum and chemical species conservation equations. Beyond that, turbulence modelling was performed using the Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) approach. The numerical results were compared with data obtained from wind tunnel experiments and similar numerical simulation results present in the literature. It can be verified that the variables of interest such as velocity, turbulent kinetic energy and carbon monoxide concentrations were strongly influenced by the vehicle velocity change, mainly when compared with the standing vehicle case.