Interacção térmica de edíficios altos com o vento atmosférico

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica.

A acção do vento atmosférico sobre os edifícios é dos principais factores de dissipação de calor para o ambiente. Este estudo tem então como objectivo expandir o conhecimento existente no domínio da transferência de calor de corpos prismáticos, sujeitos a condições de camada limite turbulenta espessa, auxiliando na escolha das melhores opções para a fase de projecto. O estudo é formado por duas componentes essenciais: simulação numérica com recurso ao software FLUENT; simulação experimental, utilizando um modelo à escala reduzida e um túnel aerodinâmico. Na primeira etapa, foi feita a caracterização da camada limite gerada numericamente, numa malha criada pelo autor, simulando o túnel utilizado na fase experimental. Foi utilizado o modelo de turbulência k-ɛ, obtendo-se resultados bastante satisfatórios, tendo em conta os dados experimentais de Carvalho e os conceitos teóricos de camada limite. A etapa experimental posterior focou-se no processo de interacção térmica propriamente dito. Pretende-se averiguar a influência da rugosidade e da orientação angular do prisma, no que diz respeito às trocas de calor com o ambiente. Sintetizando o processo de interacção térmica, foi analisada a evolução de Nusselt global, dependente de Reynolds e Grasholf. Evidencia-se que o aumento da rugosidade faz aumentar Nu. Verificou-se que até Re≈8x10³ será preferível a orientação a 0º; ultrapassando este valor, a orientação a 45º será mais apropriada.