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Tipo do documento: Tese
Título: Development of software for the study of transient three-dimensional dispersion of pollutants in aquifers using computational fluid dynamics (CFD)
Título(s) alternativo(s): Desenvolvimento de um software para o estudo da dispersão tridimensional transiente de poluentes em aquíferos utilizando fluidodinâmica computacional (CFD)
Autor: Silva, André Luiz da
Primeiro orientador: Vieira, Fernando Fernandes
Primeiro membro da banca: Vieira, Fernando Fernandes
Segundo membro da banca: Paiva, William de
Terceiro membro da banca: Cavalcante, Geralda Gilvânia
Quarto membro da banca: Marinho, José Luís Gomes
Quinto membro da banca: Farias Neto, Severino Rodrigues
Resumo: A crescente preocupação com a contaminação das águas subterrâneas devido a atividades humanas exige o desenvolvimento de modelos capazes de prever a dispersão de poluentes nesses ambientes. Este trabalho aborda a modelagem matemática e a simulação numérica da propagação tridimensional e transiente de poluentes em aquíferos, focando nos mecanismos de transporte e transformação dos contaminantes. Foi implementado um modelo matemático utilizando o método dos volumes finitos para a discretização das equações de conservação e foi desenvolvido um modelo computacional com interface gráfica. A pesquisa incluiu análise de convergência da malha e sensibilidade do modelo para avaliar a estabilidade e precisão, comparando os resultados com a literatura existente. Cenários realísticos de vazamento de benzeno e xileno em aquíferos arenosos e sedimentares foram simulados sob diferentes condições de contorno, refletindo situações de vazamento de tanques de combustível. Os resultados indicaram que o benzeno apresenta maior mobilidade em comparação com o xileno em todas as situações analisadas. Além disso, a pluma de poluentes atinge um alcance maior em aquíferos arenosos, enquanto em aquíferos sedimentares a propagação é mais limitada e sujeita a variações devido às heterogeneidades litológicas. A interface gráfica desenvolvida facilitou a inserção de dados e visualização dos resultados, tornando o modelo acessível a uma ampla gama de usuários, incluindo não-especialistas. Este estudo culmina em uma ferramenta científica robusta, capaz de simular cenários realistas de contaminação por hidrocarbonetos em diferentes tipos de aquíferos, proporcionando uma análise detalhada dos processos envolvidos e contribuindo para o avanço das ciências ambientais.
Abstract: The growing concern about groundwater contamination due to human activities requires the development of models capable of predicting the dispersion of pollutants in these environments. This work addresses the mathematical modeling and numerical simulation of the three-dimensional and transient propagation of pollutants in aquifers, focusing on the mechanisms of transport and transformation of contaminants. A mathematical model was implemented using the finite volume method for the discretization of the conservation equations and a computational model with a graphical interface was developed. The research included mesh convergence analysis and model sensitivity to assess stability and accuracy, comparing the results with the existing literature. Realistic scenarios of benzene and xylene leakage in sandy and sedimentary aquifers were simulated under different boundary conditions, reflecting situations of fuel tank leakage. The results indicated that benzene presents greater mobility compared to xylene in all situations analyzed. Furthermore, the pollutant plume reaches a greater range in sandy aquifers, while in sedimentary aquifers the propagation is more limited and subject to variations due to lithological heterogeneities. The graphical interface developed facilitated data entry and visualization of results, making the model accessible to a wide range of users, including non-specialists. This study culminates in a robust scientific tool capable of simulating realistic scenarios of hydrocarbon contamination in different types of aquifers, providing a detailed analysis of the processes involved and contributing to the advancement of environmental sciences.
Palavras-chave: Dispersão de poluentes
Volumes finitos
Modelagem matemática
Simulação numérica
Interface gráfica
Área(s) do CNPq: ENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual da Paraíba
Sigla da instituição: UEPB
Departamento: Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa - PRPGP
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental - PPGCTA
Citação: SILVA, André. Desenvolvimento de um software para o estudo da dispersão tridimensional transiente de poluentes em aquíferos utilizando fluidodinâmica computacional (CFD). 2024. 166 p. Tese (Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental - PPGCTA) - Doutorado em Engenharia Ambiental. Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, 2024.
Tipo de acesso: Acesso Embargado
URI: http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/5101
Data de defesa: 29-Ago-2024
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