5. Type 3: Dwelling/byre house with opposed, recessed entrances at the middle of the house
5.2 Analysis of house features
Ao longo das duas colinas bidimensionais e paralelas observa-se no geral uma conformidade com as simulações. Para os transectos simulados a zona de recirculação ocorre na face norte do vale e na face sul da colina sul, figura 3.11, o que demonstra também conformidade com os resultados, figura3.3.
Ocorre, no entanto, um aumento da largura da zona de recirculação nas simulações no vale à medida que se move para norte, o que não se verifica com os dados experimentais.
A velocidade máxima na colina sul ocorre no transecto da torre 32 e 37. Segundo os resul- tados experimentais, a velocidade máxima ocorre nas torres 34, 37 e, 39, figura3.4. Constata-se similaridade entre as simulações e os resultados que a expulção do escoamento do vale ocorre pelo menos para as torre 37.
3.6.2.2 Componente v
Ao contrário das simulações, os resultados do mapa de contorno por meio das torres meteoro- lógicas não são coerentes.
Independentemente da secção ao longo do vale a componente v é sempre positiva na face norte da colina sul. Porém, para os resultados obtidos, verifica-se na realidade uma direção norte de v para este local.
Para as simulações observa-se direção Norte deste parâmetro para o topo da colina norte. Os resultados experimentais estão de acordo para este local. Na figura3.6demonstra que para a colina norte o escoamento apresenta direção norte.
3.6.2.3 Componente w
Ao longo da serra na torre 20 verifica-se que o único local no vale em que o escoamento está a descer é logo a nordeste à união do escoamento (i.e. à direita da união do escoamento ), dentro da zona de recirculação, figura3.12b. Portanto, para o escoamento ao longo da torre 20, este parece estar de acordo com os resultados3.8.
Para o caso da torre 37 observa-se que o fluxo de vento dentro da "bolha"de recirculação próximo da união do escoamento a sul apresenta sentido de cima para baixo até à altitude mínima do vale (figura3.12c por volta dos x = −400 ). Para os resultados ao longo da torre 37, figura 3.8, observa-se que esta componente é negativa nessa zona, entre as torres 6,7,8 e 52 dos mapas de contorno, na qual existe conformidade nessas torres.
3.6 Comparação dos resultados com as simulações 43
(a) Torre 32.
(b) Torre 20.
(c) Torre 37.
(d) Torre 39.
3.7
Energia Cinética Turbulenta
Nesta secção é discutida a comparação entre as simulações presentes na dissertaçãoda Silva (2018) da Energia Cinética Turbulenta. da Silva(2018) realizou comparações entre a velocidade horizontal e a direção do vento com os resultados obtidos nas torres meteorológicas porVilaça (2018), para os parâmetros referidos. No entanto, não foram realizadas comparações com as simulações para a variável Energia Cinética Turbulenta.
3.7.1 Vento Sudoeste
Para os valores obtidos para a colina sul (torre 37 e 20) através das simulações observa-se que o valor da Energia Cinética Turbulenta até aos 10 metros de altura (a.n.s) sofre um decréscimo significativo. A partir dos 10 metros de altura (a.n.s) o valor da ECT permanece constante, apro- ximadamente pelos 0, 5 m2 · s−2, figura3.13ae3.13b. Também se constata que o modelo digital de terreno (DTM) é o fator que mais influencia as simulações.
Os resultados obtidos estão um pouco afastados dos resultados das simulações. Para a torre 37 e 20 à altura de 10 metros o valor da ECT obtida pelos dados meteorológicos diverge aproxi- madamente 0, 5 m2· s−2e 1 m2· s−2, respetivamente. À medida que a altura aumenta estes valores
tendem a aproximarem-se dos valores da simulação. É perceptível que o valor máximo da ECT, tanto para as medições como para as simulações são de grandeza idênticas, diferindo apenas para a altura. É possível que as simulações estejam subdimensionadas, uma vez que as medições da ECT mostram-se elevadas até pelo menos 10 metros de altura. É possível que a rugosidade do relevo e as características da colina apresentem uma maior influencia no valor da ECT até alturas mais elevadas do que aquelas que foram dimensionadas nas simulações.
Para a torre 25, situada no vale, verifica-se um aumento gradual com a altura, figura3.13c. Os valores da ECT não variam em grande escala para os vários modos de simulação (dimensão da malha e modelo de terreno digital). Em comparação com os resultados experimentais, estes encontram-se um pouco dispersos às alturas de 20 e 30 metros das simulações. No entanto, pare- cem seguir o mesmo rumo que os da simulação, mas desfasados.
A torre presente na colina sul, torre 29, apresenta um aumento gradual do valor da ECT até aproximadamente 30 metros de altura (a.n.s), figura3.13d. A partir deste ponto o valor da ECT decresce com dispersão dos vários métodos de simulação (dimensão da malha e do DTM).
Os resultados experimentais estão de acordo com os da simulação, atingindo o máximo a 20 metros de altura e, posteriormente diminuem.
Tabela 3.1: Dados experimentais da ECT para vento SO emm2· s−2 Altura [m] Torre 37 Torre 20 Torre 25 Torre 29
10 0,897 1,306 0,179 0,563 20 0,653 0,745 0,498 0,770 30 0,544 0,568 0,557 0,500
3.7 Energia Cinética Turbulenta 45
3.7.2 Vento Nordeste
Para as simulações presentes para a torre 37 (figura3.14a) e torre 20 (figura3.14b), identifica- se uma divergência elevada do valor da ECT praticamente ao longo dos 200 metros para diferentes dimensões da malha.
Na torre 37, figura3.14a, os resultados das medições estão coerentes com os da simulação para a altura de 10 metros. Às alturas de 20 e 30 metros o valor da ECT afasta-se do valor da simulação e, tende a diminuir com o aumento da altura, contrariamente aos resultados das simulações, nas quais o valor da ECT tende a aumentar com o aumento da altura até aproximadamente 50 metros de altura.
Para a torre 20, figura3.14b, os dados experimentais do valor da ECT decrescem com o au- mento da altura e os da simulação aumentam com a altura, similarmente ao que ocorre com a torre 37.
Para as torres situadas na colina sul, figuras3.13ae3.14b, não se verificam padrões de desen- volvimento do perfil do valor da ECT entre os resultados das medições e das simulações, apesar de estes se cruzarem num ponto.
Para a torre situada no vale, figura3.14c, o valor da ECT demonstra que a dimensão da malha é o fator que apresenta maior dispersão a partir dos 50 metros de altura (torre 25).
Os resultados dos dados experimentais estão em conformidade com os da simulação, apesar de que para os 10 metros de altura verifica-se um afastamento do valor da ECT quando comparado com os valores da simulação, o que pode representar uma maior influência do relevo do que aquele que foi simulado.
Finalmente, para a torre meteorológica na colina norte (torre 29) observa-se que independente- mente da dimensão da malha utilizada o que influencia o perfil da ECT é o DTM, figura3.14d. Os dados obtidos estão próximos do modelo do terreno digital "RougCan". A 20 metros observa-se o valor máximo da ECT quando comparado com as outras duas alturas. É possível, novamente, que a rugosidade do terreno possa influenciar a ECT a maiores alturas, já que também se verifica um valor máximo da ECT nas simulações até à altura de cerca de 4 metros, para dimensão da malha de 40 × 40 m . Os valores máximos da ECT nas simulações e nas medições estão desfasados apro- ximadamente 16 metros. Para o caso do modelo de terreno digital "HRMap"não se verifica este caso descrito.
Tabela 3.2: Dados experimentais da ECT para vento NE emm2· s−2 Altura [m] Torre 37 Torre 20 Torre 25 Torre 29
10 0,897 1,306 0,179 0,563 20 0,653 0,745 0,498 0,770 30 0,544 0,568 0,557 0,500
(a) Torre 37. (b) Torre 20. (c) Torre 25. (d) Torre 29.
Figura 3.13: Perfil da energia cinética turbulenta para vento SO.
(a) Torre 37. (b) Torre 20. (c) Torre 25. (d) Torre 29.
Capítulo 4
Conclusões e trabalhos futuros
No presente capítulo expõem-se as principais conclusões desta dissertação.4.1
Conclusões
• A velocidade horizontal aumenta com o aumento da altura para todas as torres presentes no campo. Aumenta também significativamente no topo das colinas, onde ocorre um decrés- cimo significativo da velocidade horizontal posterior tanto a montante como a jusante. • A região afetada pela separação do escoamento é a sotavento das colinas presentes em fun-
ção das direções de vento predominantes, sendo a velocidade da componente u máxima nessas zonas no sopé dessas colinas a sotavento.
• As simulações para a componente u seguem o mesmo rumo excetuando para os transectos das torres 39 e 37 que apresentam uma largura da zona de recirculação significativamente maior do que nos mapas de contorno.
• O escoamento no vale sai pela colina norte nos locais das torres 29 e 10 para vento SO. Para vento NE o escoamento no vale sai pela colina sul nos locais das torres 34 até 35 e 38 até 39, locais que apresentam valores máximos da componente u.
• Os resultados demonstram que independentemente da direção do vento a componente v apresenta direção sul a norte do vale e direção norte a sul do vale.
• Para a componente v para vento Sudoeste os resultados estão de acordo com as simulações na região norte do vale e contraditórios na região sul do vale. Para vento Nordeste os re- sultados estão coerentes para a região norte do vale mas divergentes para a região sul do vale.
• A componente w, independente da direção do vento, apresenta maioritariamente para todo o terreno sinal positivo, exceto a meio do vale onde apresenta sinal negativo, possivelmente por ser afetado pelo desnível e pela separação do escoamento.
• A componente w negativa diminui de área somente para a região a norte do vale por apre- sentar altitudes menores do que para a regiao do vale a sul.
• Qualitativamente para a componente w os resultados experimentais estão de acordo com as simulações.
• A energia cinética turbulenta apresenta valores sempre baixos na face sul da colina sul e na face norte da colina norte independente da direção do vento.
• Comparativamente com as simulações os resultados experimentais estão de acordo com a variação da energia cinética turbulenta para as torres situadas no vale e na colina norte. • Para vento Sudoeste a ECT para as torres da colina sul, as simulações parecem apresen-
tar um desfasamento da altura com os os resultado experimentais, o que pode indicar um subdimensionamento da rugosidade do terreno nas simulações.
• Para vento Nordeste a ECT é contraditória com as simulações na colina sul. O valor da ECT tende a subir nas simulações com o aumento da altura, enquanto que para os resultados este valor decresce.
• A interpolação linear realizada para criar mapas de contorno não representativa da realidade para os locais com escassez de torre meteorológicas.
• Conclui-se, por final, que as simulações constituíram uma boa aproximação nomeadamente para o transecto ao longo da torre 20.