Particles emission and transport due to wind erosion on beds and stockpiles : local and non-local aspects of turbulent fluid flow dynamics

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dc.contributor.advisor-co1Furieri, Bruno
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0002-9736-0250
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6585455298349085
dc.contributor.advisor-co2Caliman, Maria Clara Schuwartz Ferreira
dc.contributor.advisor-co2IDhttps://orcid.org/0000-0001-9323-5041
dc.contributor.advisor-co2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9245815665956760
dc.contributor.advisor-co3Harion, Jean-Luc
dc.contributor.advisor-co3IDhttps://orcid.org/0000-0003-4317-9146
dc.contributor.advisor-co3Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.advisor-co4Co-orientador4
dc.contributor.advisor-co4IDID do co-orientador4
dc.contributor.advisor-co4LattesLattes do co-orientador4
dc.contributor.advisor1Santos, Jane Meri
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0003-3933-2849
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0120226021957540
dc.contributor.advisor2Orientador2
dc.contributor.advisor2IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.advisor2Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.authorMorais, Cristina Lima de
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0003-4557-9952
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3583322289076958
dc.contributor.referee1Albuquerque, Taciana Toledo de Almeida
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-6611-0283
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1339985577872129
dc.contributor.referee2Reis Junior, Neyval Costa
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-6159-4063
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4944106074149720
dc.contributor.referee3Nieckele, Angela Ourivio
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0003-4836-8931
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/6935503527357767
dc.contributor.referee4Sartim, Rafael
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0002-5678-2027
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/0380809249444032
dc.contributor.referee55º membro da banca
dc.contributor.referee5IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.referee66º membro da banca
dc.contributor.referee6IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee6Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.referee77º membro da banca
dc.contributor.referee7IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee7Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.date.accessioned2024-08-06T19:33:06Z
dc.date.available2024-08-06T19:33:06Z
dc.date.issued2024-05-03
dc.description.abstractThis study aims to provide a comprehensive understanding of particle behavior in both local and non-local contexts. We analyze the influence of different configurations of successive stockpiles on the re-emission potential of particles from their surroundings using the USEPA model. This analysis is important for industries that store granular materials in open yards, as it helps to understand the impact of stockpile arrangements on particle emission. However, the USEPA model relies on an empirical equation and has gaps in its consideration of non-erodible particles and their effects on turbulent structures. Additionally, the friction velocity distribution used in the model is derived from previous RANS numerical simulations, which may not be the most accurate. Moving from a non-local to a local perspective, we assess the influence of non erodible particles on the development of fluid flow structures at the particle level. We examine the role of turbulent structures in particle entrainment through LES simulations, which provide detailed information about the flow field. These simulations allowed us to generate probability density distributions of friction velocity for smooth and rough beds, which can be used to improve or develop more accurate environmental stochastic prediction models. Finally, we evaluate the similarity requirements of wind flow, particle entrainment, and particle transport in wind tunnel experiments to ensure they accurately represent real-scale scenarios. By addressing these similarity requirements, we discuss the conditions under which wind tunnel experiments can reliably simulate real conditions, which is essential for the future applicability of our findings
dc.description.resumoEste estudo tem como objetivo proporcionar uma compreensão abrangente do comportamento de partículas levando em consideração aspectos locais e não locais. Analisamos a influência de diferentes configurações de pilhas sucessivas no potencial de reemissão de partículas de seus arredores usando o modelo USEPA. Esta análise é importante para indústrias que armazenam materiais granulares em pátios abertos, pois ajuda a entender o impacto das disposições das pilhas na emissão de partículas. No entanto, o modelo USEPA baseia-se em uma equação empírica e possui lacunas na consideração de partículas não-erodíveis e seus efeitos nas estruturas turbulentas. Além disso, a distribuição de velocidade de fricção usada no modelo é derivada de simulações numéricas RANS anteriores, que podem não proporcionar resultados mais precisos. Passando de uma perspectiva não local para uma local, avaliamos a influência de elementos não-erodíveis no desenvolvimento de estruturas turbulentas a nível de partículas. Examinamos o papel das estruturas turbulentas no entranhamento de partículas por meio de simulações LES, que fornecem informações detalhadas sobre o campo de escoamento. Essas simulações nos permitiram gerar distribuições de densidade de probabilidade da velocidade de fricção para leitos lisos e rugosos, que podem ser usadas para melhorar ou desenvolver modelos estocásticos mais precisos para estimativa de emissão de partículas. Finalmente, avaliamos os requisitos de similaridade do escoamento do vento, entranhamento de partículas e do transporte de partículas em experimentos em túnel de vento para garantir que representem cenários em escala real com precisão. Ao abordar esses requisitos de similaridade, discutimos as condições sob as quais experimentos em escala de túnel de vento podem simular de forma confiável condições reais, o que é essencial para a aplicabilidade futura de nossas descobertas
dc.description.sponsorshipCAPES
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/17661
dc.languageeng
dc.language.isoen
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Engenharia Ambiental
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
dc.rightsopen access
dc.subjectEmissão de partículas
dc.subjectLeito de partículas
dc.subjectPilhas de estocagem
dc.subjectSimulação de grandes escalas
dc.subjectAnálise de similaridade
dc.subjectParticles emission
dc.subjectParticle beds
dc.subjectGranular stockpiles
dc.subjectLarge-eddy simulation
dc.subjectSimilarity analysis
dc.subject.cnpqEngenharia Sanitária
dc.titleParticles emission and transport due to wind erosion on beds and stockpiles : local and non-local aspects of turbulent fluid flow dynamics
dc.typedoctoralThesis
foaf.mboxcristinalimademorais@gmail.com
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