Estudo numérico da ventilação natural em arranjo de edificações distribuídas em série

Abstract

Nos últimos anos, a urbanização e o crescimento desordenado têm causado mudanças significativas no clima das cidades, resultando em ilhas de calor e desconforto térmico. Em regiões de clima quente, como o Nordeste brasileiro, a ventilação natural tem sido uma das formas mais eficientes de proporcionar conforto térmico. Com o objetivo de avaliar o efeito da vizinhança sobre a ventilação natural, estudam-se modelos genéricos de edificações com aberturas inseridas em diferentes configurações de vizinhança. Analisa-se, por meio do software OpenFOAM, como o distanciamento, distribuição e modelo simulado (2D ou 3D) influenciam a ventilação natural cruzada. Neste contexto, simulam-se diferentes configurações de um modelo de edificação com aberturas em faces opostas, variando a ordem e disposição da vizinhança com as mesmas dimensões e sem aberturas. Foi realizado um estudo paramétrico considerando nas simulações 2D e 3D os principais parâmetros do escoamento em diferentes arranjos dispostos em série, intercaladas com espaçamentos variando em 1L, 2L e 3L, sendo L igual à largura da edificação. Para o tratamento da turbulência, foi utilizado a metodologia RANS com o modelo de fechamento k − ω SST. Os resultados obtidos por meio das simulações mostraram que a configuração da vizinhança exerce uma influência significativa no escoamento de ar nas aberturas, sendo que o aumento da distância entre as edificações favorece a ventilação natural. O estudo paramétrico revelou que os modelos simulados em 2D tendem a superestimar parâmetros, como velocidade e energia cinética, quando comparados aos modelos em 3D. Parâmetros como vazão e largura do jato seguem uma proporção semelhante em relação ao espaçamento entre edificações dos modelos 2D e 3D, indicando uma certa relação entre eles. No entanto, é crucial reconhecer as limitações da modelagem 2D, que apresenta uma simplificação significativa, embora ofereça vantagens em termos de tempo de processamento e custo computacional.