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A SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL APLICADA AO ESTUDO DA
VENTILAÇÃO NATURAL NA ESCALA DA CIDADE E DO EDIFÍCIO
O uso dos softwares COMSOL e CFX
Marília Fontenelle
2º Seminário do Grupo
AMBEE FAU UFRJ
Arq. Doutoranda PROARQ/FAU-UFRJ
e INSA Toulouse
A simulação computacional CFD
Apresentação
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Etapas da simulação CFD
Aplicações na escala urbana
Aplicações na escala do edifício
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3
4
Uma alternativa para as medições in loco e estudos em túnel de vento
1 A simulação computacional CFD
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Programas: CFX, COMSOL, Phoenics, Aiolos, Aeolus, etc.
CFD: Computational Fluid Dynamics
Mecânica dos Fluidos
Espaço urbano: escoamento
turbulento, irregular, aleatório,
tridimensional, difusivo
Cálculos complexos
O arquiteto e a simulação CFD
o Validação dos resultados através de estudos
experimentais
o Domínio do fenômeno da ventilação natural
Oke (1988)
Construção do domínio
2 Etapas da simulação CFD
03/11
b) Construção da geometria
Simplificação da geometria do objeto de estudos
a) Escolha do modelo de escoamento
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c) Aplicação dos materiais contidos no domínio: fluido e superfícies
d) Indicação das condições iniciais e de contorno
Perfil da velocidade
do ar na entrada
Pressão ou força
do ar na saída
Contato do ar com as
superfícies do solo e
edifícios
Contato do ar com as
superfícies laterais e
superior do domínio
2 Etapas da simulação CFD
05/11
e) Geração da malha
Validação da malha: resultados constantes com a variação da malha.
2 Etapas da simulação CFD
Estudos da densificação do espaço urbano
3 Aplicação na escala urbana
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Leite e Frota (2011):
− Programa: CFX
− Três morfologias urbanas propostas para um bairro em
Fortaleza considerando os parâmetros urbanísticos da área.
Variação da altura e da ocupação do solo.
Estudos da verticalização do espaço urbano
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Prata (2005):
− Programa: CFX
− Análise do impacto da verticalização de um bairro da cidade de
Santos (SP) na ventilação natural e no conforto do pedestre.
3 Aplicação na escala urbana
Estudos de soluções de fachada
4 Aplicação na escala do edifício
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Dronkelaar, Schijndel (2012):
− Programa: CFX (escala urbana)
e COMSOL (escala do edifício)
− Análise comparativa de
soluções de fachada ventilada
para um edifício
Estudos da captação do ar por torres de vento
4 Aplicação na escala do edifício
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Montazeri et al (2010):
− Programa: Fluent
− Análise do desempenho de um modelo
de torre de vento com duas aberturas,
considerando diferentes direções do
vento.
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Considerações finais
Simulação computacional como ferramenta valiosa;
O perigo da sedução pelos gráficos coloridos;
A importância de ter um bom domínio do fenômeno e da validação
dos resultados;
Poucos dados de entrada;
O maior desafio: a validação da malha;
Dificuldade de reproduzir com perfeição o fenômeno ;
Muitas variáveis envolvidas;
A simplificação muitas vezes é inevitável.
DRONKELAAR, C. van; SCHIJNDEL, A. W. M. van. Assessing the potential of ventilated façades on
reducing a buildings’ thermal load using decoupled COMSOL simulations. Proceedings of the 2012
COMSOL conference in Milan, 2012.
FRANKE, J. et al (ed). Best practice guideline for the CFD simulation of flows in the urban
environment. COST, Belgium, 2007.
LEITE, R. C. V.; FROTA, A. B. Designing the city according to the wind using a CFD to minimize the
impacts of city growth on natural ventilation. Proceedings of Building Simulation 2011: 12th
Conference of Internation Building Performance Simulation Association, Sydney, 2011.
MONTAZERI, H.; MONTAZERI, F.; AZIZIAN, R.; MOSTAFAVI, S. Two-sided wind catcher performance
evaluation using experimental, numerical and analytical modeling. Renewable Energy, n. 35, pp. 1424-
1435, 2010.
OKE, IT. R. Street Design and Urban Canopy Layer Climate. Energy and Buildings. No. 11, pp. 103-
113, 1988.
PRATA, A. R. Impacto da altura dos edifícios nas condições de ventilação natural no meio
urbano. Tese de doutorado. Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade de São Paulo, 2005.
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Referências
