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08/08/2011 - 08/08/2015

Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes

O desenvolvimento industrial e tecnológico das últimas décadas aumentou os problemas ambientais relacionados à poluição do ar provocada por emissões de contaminantes na atmosfera. Devido ao caráter turbulento do campo de vento na Camada Limite Atmosférica (CLA), torna-se extremamente difícil o estudo da dispersão e do transporte de contaminantes na atmosfera. Ainda, devido à complexidade da turbulência, o estudo da dispersão de poluentes na atmosfera emprega modernas metodologias disponíveis na comunidade científica. Neste aspecto, ferramentas teóricas e dados observacionais são combinados, com simulações numéricas, com o objetivo de se compreender e de descrever, em uma maneira mais adequada, o fenômeno de transporte turbulento. As ferramentas teóricas são ainda hoje um desafio, uma vez que a dispersão de poluentes ocorre em um campo turbulento que possui um número infinito de graus de liberdade. Simplificações nas equações são obtidas e validadas por experimentos de campo que auxiliam na compreensão do processo de difusão. O grande problema é que as observações de campo são muitas vezes dificultadas por problemas operacionais e pelos altos custos envolvidos. Os modelos matemáticos são um instrumento particularmente útil no entendimento dos fenômenos que controlam o transporte, a dispersão e a transformação físico-química dos poluentes na atmosfera. Estes modelos, que permitem uma validação do nível observado de poluentes e a causa efeito das emissões, podem ser utilizados para evitar eventos críticos de poluição, discriminar os efeitos de várias fontes e de vários poluentes, estimar o impacto de novas fontes, e, da mesma forma, validar o estado da qualidade do ar em um determinado lugar. Na última década surgiu na literatura um método analítico conhecido como GILTT (do inglês “Generalized Integral Laplace Transform Technique”) (Moreira et al.,2009). Este método tem resolvido diversos problemas e tem sido utilizado com grande sucesso na área de dispersão de poluentes na atmosfera. Para a solução de problemas de equações diferenciais parciais, esta técnica de transformação integral combina uma expansão em série com uma integração. Na expansão, é usada uma base trigonométrica determinada com o auxílio de um problema associado de Sturm-Liouville. A integração é feita em todo o intervalo da variável transformada, fazendo proveito da propriedade de ortogonalidade da base usada na expansão. Este procedimento resulta em um sistema EDO de 1ª ou 2ª ordem. A resolução do sistema EDO é feita analiticamente utilizando a Transformada de Laplace e diagonalização