Modelação numérica e experimental do escoamento turbulento tridimensional em topografia complexa : aplicação ao caso de um desfiladeiro

Abstract

Apresenta-se um algoritmo de cálculo numérico de escoamentos turbulentos tridimensionais, não-isotérmicos, em torno de topografia complexa. Este algoritmo é aplicado, em conjunção com um modelo de propagação de incêndios florestais, ao caso particular de um desfiladeiro, com o objectivo de estudar a influência da geometria do mesmo nas características do escoamento e na propagação de incêndios florestais. O objectivo último deste trabalho é justificar as elevadas velocidades de propagação verificadas em incêndios florestais ocorrendo neste tipo particular de topografia, a qual é constituída pela intersecção de duas encostas, com um plano horizontal. O modelo numérico é formulado com base na integração das equações de transporte segundo uma técnica de volumes finitos, em conjunção com algoritmo SIMPLEC, numa formulação adaptada para um sistema de coordenadas generalizadas não ortogonais. Os efeitos da turbulência nas características do escoamento médio, são modelados por meio do modelo k-e. O cálculo da propagação de incêndios florestais é feito por intermédio do modelo de Rothermel. A forma do fogo é calculada considerando um modelo de dupla elipse, e para o cálculo do avanço da frente de chamas, utilizou-se o modelo de programação dinâmica de Dijkstra. A aplicação do modelo numérico de cálculo de escoamentos, para o caso particular do desfiladeiro, é validada com ensaios experimentais levados a cabo em túnel aerodinâmico, para uma situação isotérmica. O cálculo da progressão de um fogo florestal é feito para dois tipos de combustíveis distintos. Apresentam-se os resultados para uma situação em que o foco de incêndio se localiza na base do desfiladeiro, na região de intersecção das duas encostas, com o solo. Os resultados são obtidos para várias configurações do desfiladeiro, tendo-se demonstrado as altas velocidades de propagação associadas ao desfiladeiro, quando comparadas com a geometria de uma rampa.