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A CFD trata, principalmente, de resolver as Equações de Navier-Stokes, que são equações
diferenciais parciais que descrevem o escoamento do fluido (SOUZA, 2013). Diversos trabalhos,
como os realizados por Braun e Awruch (2009), e Bono e Bono (2014) demostram que o Método
dos Elementos Finitos (FEM) apresenta ótimos resultados na resolução das equações diferenciais
parciais em domínios complexos. Um bom refinamento da malha e a distribuição conveniente dos
elementos favorecem a minimização de erros.
No Brasil, foram realizados diversos estudos de ventilação natural com CFD em diferentes cidades.
Lôbo e Bittencourt (2003), por exemplo, fizeram uso de softwares comerciais para estudo de
ventilação natural, com foco na análise de captadores vento, que consistem em dispositivos
situados acima do nível da coberta das edificações, agindo como coletores ou extratores do fluxo
de ar.
Leite e Frota (2009), e Trindade
et al
. (2010) realizaram estudos da ventilação em grandes edifícios
em cidades do nordeste brasileiro, onde há grande necessidade de otimização da ventilação natural
devido ao clima quente. Os estudos foram feitos nas cidades de Fortaleza/CE e Natal/RN,
respectivamente. Trindade
et al
. (2010) obtiveram excelentes resultados simulando o escoamento
dentro de galpões. A pesquisa realizada por Leite e Frota (2009) merece destaque devido ao nível
de complexidade da simulação, onde são modeladas variadas edificações dentro de um mesmo
domínio computacional, demonstrando o grande potencial do método em resolver enorme gama de
problemas.
No presente trabalho,
são apresentados resultados numéricos de quatro modelos de edificações
baixas, com telhados plano e de duas águas, os ângulos dos telhados investigados foram 0
o
, 30
o
,
45
o
e 60
o
. Cada modelo foi investigado considerando um ângulo de incidência do vento de 0
o
(casos
frontais) e 90
o
(casos laterais), respectivamente. Também foram feitas simulações de modelos com
diferentes aberturas, utilizando o modelo de telhado plano. Em função dos resultados obtidos foi
possível determinar como a inclinação do teclado influencia fortemente a topologia do escoamento
e a distribuição de pressão sobre a edificação.
2. OBJETIVO
O presente trabalho tem por objetivo geral avaliar, através da Dinâmica dos Fluidos Computacional
(CFD), a aerodinâmica de modelos de residências, observando como suas características
geométricas podem afetar a distribuição de pressão do vento no seu entorno, a fim de analisar as
condições de ventilação natural, tanto em seu interior quanto em seu exterior.
3. MÉTODO DE PESQUISA
Para revolver problemas com ferramentas da CFD podem-se empregar pacotes comerciais
(ANSYS-CFX, ANSYS-Fluent, STAR-CCM+, PHOENICS, etc.), pacotes com código aberto
(OpenFOAM, SU2, FEniCS, etc.) ou códigos próprios ("
in house
"). Os pacotes comerciais têm a
desvantagem de não fornecem um completo entendimento da modelagem e implementação
numérica devido à falta de acesso a seus códigos. Além do mais, o pagamento das licenças limita
seu uso em escritórios de engenharia e arquitetura de pequeno e médio porte. Os pacotes com
código aberto, são uma ótima alternativa, entretanto, requerem do usuário um grande esforço para
sua implementação. Os códigos próprios permitem uma maior flexibilidade com relação às
necessidades do usuário, facilitam a implementação de novas formulações e técnicas, além, das
vantagens didáticas para alunos de graduação e pós-graduação. Como desvantagens podem-se
citar uma menor eficiência computacional em comparação com os códigos comerciais.