Avelar, Ana Cristina

Fisch, Gilberto

Gielow, Ralf

Girardi, Roberto

Pires, Luciana

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Universidade Federal de Santa Maria: Portal de Periódicos Eletrônicos da UFSM

                          VI Workshop Brasileiro de Micrometeorologia                                  161Análise do escoamento sobre falésias realizado comVelocimetria por Imagem de PartículasLuciana Pires, Gilberto Fisch, Ana Cristina Avelar,Ralf Gielow, Roberto GirardiInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)e-mail: luciana.bassi@cptec.inpe.br1. IntroduçãoAs falésias, que são uma forma geográfica existente no litoral,caracterizada por um desnível abrupto da terra com o mar, ainda sãopouco estudadas sob o ponto de vista micrometeorológico. Elas se en-contram espalhadas pelos litorais do mundo com as mais diversas for-mas e tamanhos. No Brasil elas ocorrem desde o Rio Grande do Sul atéo Maranhão. A existência dessas falésias causa a alteração dos campos devento sobre elas, gerando uma Camada Limite Interna (CLI), situada naparte junto à superfície da Camada Limite Atmosférica (CLA) local,quando o vento sopra do oceano. É importante conhecer característicasda CLI, para entender as influências que ela pode ocasionar quando há, ajusante das falésias: cidades, balneários, fábricas, usinas eólicas, aeropor-tos e outros.O objetivo desse trabalho é estudar através de experimentos emtúnel de vento, utilizando Velocimetria por Imagem de Partículas (VIP),o escoamento atmosférico modificado pelo surgimento de uma falésia.Foram analisados os campos de vento e de vorticidade a jusante de falésiaslitorâneas de diversas alturas.2. Material e métodoOs experimentos foram realizados em um dos túneis de ventoaeronáuticos instalado no Laboratório Prof. Kwein Lien Feng no Insti-tuto Tecnológico de Aeronáutica, ITA, construído pela Plint & PartnersLDD Whokingham Bershire England (Serial n° TE 44/5065), que é ummodelo convencional de circuito aberto, subsônico (LOREDO-SOU-ZA et al. 2004). A seção de testes desse túnel é quadrada (465 mm x 465mm) com comprimento de 1200 mm. Para esse experimento foi utiliza-do um canal para prolongar a seção de testes para a formação da CLA. O162                                             Ciência e Natura Especial, UFSMescoamento atmosférico é simulado por ventiladores elétricos com apotência de 30 hp (22 kW). A velocidade máxima atingida pelo vento gera-do no túnel é de até 33 m s-1, equivalente a aproximadamente 120 km h-1.3. Velocimetria por Imagem de Partículas (VIP)Os campos de velocidade média local e da vorticidade do esco-amento foram obtidos utilizando-se um sistema VIP (AZEVEDO eALMEIDA, 2002) bidimensional, o qual consiste de subsistemas de ilu-minação e de aquisição de imagens, este último muito rápido, permitin-do a análise da turbulência. O sistema de iluminação é composto por umlaser pulsado New Wave Nd-YAG 200 mJ com duas cavidades e freqüên-cia de emissão de 15 Hz cada, e um sistema óptico. Pequenas partículasde fumaça de aproximadamente 5 m de diâmetro foram espalhadas naseção de testes, usando o gerador de fumaça Rosco. Um laser Nd-YAG,200 mJ/pulso de comprimento de onda de 532 nm foi usado para ilumi-nar o campo do escoamento. Um plano laser vertical foi criado utilizan-do-se um braço articulado e um conjunto de lentes com ajuste de espes-sura do plano laser. As imagens foram obtidas com uma câmera digitalHiSense 4M (fabricada por Hamamatsu Photonics, Inc) com lentesNikkor f# 2.8 e distância focal de 60 mm com 2048 pixels × 2048 pixelse 7,4 µ m pixel para a imagem do campo do escoamento. A parede doTV, na seção de teste próxima à câmera é de plexiglas incolor com a es-pessura de 4 mm. As imagens instantâneas, obtidas em intervalos de 4fotos por segundo, foram processadas usando a opção “adaptive-correlation” do software  comercial  desenvolvido  pela  Dantec  Dynamics(Flow Manager 4.50.17).4. Resultados e discussãoA Figura 1 mostra os campos de vento e de vorticidade parafalésias de 10, 30 e 50 m de altura e com a incidência de vento com amaior velocidade gerada no TV, que é de 28 m s-1. A vorticidade máximahorária, registrada como negativa pelo sistema PIV, ocorre na bolha derecirculação e varia de 1600 s-1 para a falésia de 10 m a 2000 s-1 para afalésia de 50 m, com comportamento espacial similar a resultados simu-lados numericamente (PIRES, 2009).5. ConclusõesO aumento da altura da falésia causa o aumento: da vorticidade,                          VI Workshop Brasileiro de Micrometeorologia                                  163da altura da CLI e da bolha de recirculação, constituindo assim um fatorimportante na geração de turbulência a jusante das mesmas.Figura 1. Campos de vento e de vorticidade para falésias de 10, 30 e 50 m de altura.W(s-1)H = 10 mW (s-1)H = 30 mW (s-1)H = 50 mU (m/s)U (m/s)U (m/s)164                                             Ciência e Natura Especial, UFSM6. BibliografiaAZEVEDO, L F A, ALMEIDA, J A. Velocimetria por Imagem dePartículas In: III Escola de Primavera em Transição & Turbulência,Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, pag. 191-214,2002.LOREDO-SOUZA, A M, SCHETTINI, E B C, PALUCH, M J.Simulação da camada limite atmosférica em túnel de vento In: Möler,S.M, Silvestrini, J., IV Turbulência, v. 4, p.137-163. Porto Alegre,Brasil, 2004.PIRES, L. B. M. Estudo da Camada Limite Interna desenvolvida emfalésias com aplicação para o Centro de Lançamento de Alcântara. 2009150f. Tese (Doutorado em Meteorologia) – Instituto Nacional dePesquisas Espaciais, São José dos Campos, Brasil, 2009.

Análise do Escoamento sobre Falésias Realizado com Velocimetria por Imagem de Partículas

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