Espectros de turbulência em terreno complexo
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Data
2008-08-20Autor
Magnago, Roberto de Oliveira 
Primeiro orientador
Moraes, Osvaldo Luiz Leal de
Primeiro membro da banca
Fisch, Gilberto Fernando
Segundo membro da banca
Degrazia, Gervásio Annes
Terceiro membro da banca
Acevedo, Otávio Costa
Metadata
Mostrar registro completoResumo
Neste trabalho faz-se uma análise espectral da turbulência na camada limite superficial em terrenos complexos. Os dados usados neste trabalho foram coletados no centro do estado do RS, no Vale do Rio Jacuí. Uma torre de 15 metros com sensores de resposta rápida e resposta lenta coletou dados
com freqüências de 10 Hz e 1 Hz, respectivamente em julho e agosto de 2000. As séries temporais foram submetidas a um tratamento numérico a partir de um programa desenvolvido em Fortran. Os espectros calculados foram então classificados, conforme a classe de estabilidade, intensidade e
direção da velocidade do vento. Os espectros da componente vertical da velocidade do vento, possuem um pico bem definido para todas as condições analisadas, excetuando-se as
séries noturnas nas quais a direção do vento é transversal ao eixo do vale. Este mesmo espectro obedece a lei de -5/3 de Kolmogorov, com o início do sub intervalo inercial em f ≈ 2 para ventos paralelos ao eixo do vale e qualquer intensidade do vento. Para ventos transversais ao vale o início do
subintervalo inercial ocorre em f ≈ 3. As freqüências associadas com os máximos espectrais são inferiores aquelas observadas no experimento e Kansas. E são maiores em condições estáveis do que em condições convectivas para condições paralelas. Para condições transversais existe um
maior espalhamento nas freqüências para as condições estáveis. Para ventos paralelos em condições estáveis, os máximos espectrais adimensionais, são aproximadamente iguais a 0,4 independente de z / L , e para condições
convectivas, estes máximos variam de 0,4 a 0,6. Para ventos médios transversais em condições estáveis, os máximos variam entre 0,4 e 0,5 e para condições convectivas, são de aproximadamente 0,7. Os espectros das componentes laterais da velocidade com ventos maiores que 1 m/s sobre condições estáveis mostraram uma freqüência de corte de ≈ 0,06 como valor de início desta freqüência para todos os casos na
região de baixas freqüências. Na região de altas freqüências, o aliasing , para o caso de condições paralelas tem início em ≈ 5,0 e para os casos transversais o início foi em ≈ 10,0 . A conseqüência dos movimentos de mesoescala são mais importantes na camada limite noturna. O tempo de
média de ≈ 30 minutos leva à contaminações do fluxo computado por capturar movimentos de mesoescala. Os espectros laterais para condições convectivas mostraram um único pico espectral, evidenciando-se que a importância dos efeitos térmicos e mecânicos são de mesma magnitude. Na
região de baixas freqüências existe espalhamento de pontos que são explicáveis por fatores associados às influências topográficas. Na região de altas freqüências o espectro segue a lei de Kolmogorov indicando, ainda sobre condições de inomogeneidade, a presença de vórtices isotrópicos. Para
condições convectivas e estáveis com ventos médios menores que 1 m/s, a lei de Kolmogorov não é verificada para a maioria das séries, e por esta razão não foi analisada neste estudo. Para as diferentes classes de z / L mostra-se
que a razão entre os espectros vertical e horizontal w u S / S cresce
rapidamente até atingir seu valor isotrópico. Para a condição paralela, temos
uma freqüência em torno de f ≅ 2 e para o caso transversal, em torno de
f ≅ 3.