Artigo - Atena Editora

Artigo

Baixe agora

Livros

ESTUDO NUMÉRICO DA DINÂMICA DE DISPERSÃO DE POLUENTES EM RIOS POR DIFUSÃO-CONVECÇÃO

Os rios desempenham um papel fundamental na manutenção do equilíbrio ecológico e na preservação da vida na Terra, uma vez que integram grandes reservatórios aquáticos que abrigam uma rica biodiversidade. No entanto, esse equilíbrio pode ser comprometido pela dispersão de poluentes, que consiste no espalhamento natural e aleatório de substâncias contaminantes, pelo movimento do rio e pela presença de fontes poluidoras nesses ambientes. Nesse contexto, a modelagem surge como uma ferramenta que transforma esse problema físico em formulações matemáticas, com o fito de simular esse fenômeno e compreender os diversos cenários que podem surgir a partir dele. Fundamentado nisto, este estudo utilizou a equação de difusão-convecção e termo fonte de poluição para simular a dispersão de poluentes nos rios e obter perfis de concentrações em diferentes tempos. A fim de resolver a Equação Diferencial Parcial (EDP), utilizou-se o método das linhas (MOL) para buscar a solução numérica do problema, e utilizou-se a análise de convergência para garantir a precisão e confiabilidade do modelo. Além disso, o termo fonte foi modelado como o único responsável pela introdução de poluentes no sistema, sendo assim o problema foi classificado como isolado, o qual pode ser representado pelas condições de isolamento de Newman. Por meio das técnicas numéricas empregadas no modelo, foram obtidos gráficos que demonstram os perfis de concentrações em diferentes tempos (t) em segundos para verificar como esse poluente está distribuído ao longo do rio estudado e como os valores constantes dos termos difusivo e convectivo o afetam. Além disso, fez-se a análise de convergência para verificar como o refinamento da malha é influenciada pelo aumento do número de pontos Nx, e com isso observou-se que a partir de um determinado valor de Nx, as curvas de concentração se sobrepuseram, indicando uma solução numérica estável, o que garante a precisão e exatidão do modelo. Portanto, o modelo proposto permitiu simular a dispersão de poluentes no rio, possibilitando a compreensão do impacto ambiental e servindo como ferramenta para buscar soluções de remediação.
Ler mais

ESTUDO NUMÉRICO DA DINÂMICA DE DISPERSÃO DE POLUENTES EM RIOS POR DIFUSÃO-CONVECÇÃO

  • DOI: https://doi.org/10.22533/at.ed.569112531036

  • Palavras-chave: Dispersão de poluentes; Difusão-Convecção; Método das linhas

  • Keywords: Pollutant dispersion; Convection-Diffusion; Method of Lines

  • Abstract: Rivers play a fundamental role in maintaining ecological balance and preserving life on Earth, as they integrate large aquatic reservoirs that sustain rich biodiversity. However, this balance can be compromised by pollutant dispersion, which consists of the natural and random spreading of contaminants due to river flow and the presence of pollution sources in these environments. In this context, modeling emerges as a tool that transforms this physical problem into mathematical formulations, enabling the simulation of the phenomenon and the analysis of different scenarios that may arise from it. Based on this, the present study employed the convection-diffusion equation with a pollution source term to simulate pollutant dispersion in rivers and obtain concentration profiles at different times. To solve the Partial Differential Equation (PDE), the method of lines (MOL) was applied to achieve a numerical solution, and convergence analysis was performed to ensure the model’s accuracy and reliability. Additionally, the source term was modeled as the only contributor to pollutant introduction in the system; therefore, the problem was classified as isolated, represented by Neumann boundary conditions. Using the numerical techniques employed in the model, graphs were obtained to demonstrate concentration profiles at different times (t) in seconds, in order to evaluate how the pollutant spreads along the studied river and how the constant values of the diffusive and convective terms affect it. Furthermore, convergence analysis was carried out to verify how mesh refinement is influenced by the increase in the number of points (Nx). It was observed that, beyond a certain Nx value, the concentration curves overlapped, indicating a stable numerical solution, thereby ensuring the precision and accuracy of the model. Therefore, the proposed model enabled the simulation of pollutant dispersion in the river, allowing for a better understanding of environmental impacts and serving as a tool to support remediation strategies.

  • João Victor Tovany Soares da Silva
  • Matheus Bastos do Carmo
  • Waldecléia Queiroz da Costa
  • Miguel Fernando Saraiva Maia
  • Ana Paula Souza de Sousa
  • Haianny Beatriz Saraiva Lima
  • Diego Cardoso Estumano
Fale conosco Whatsapp