Solução de um problema de transporte de contaminante em corpos hídricos utilizando o método dos volumes finitos

Anna Luisa Soares Castro Coimbra; Wagner Rambaldi Telles; Fábio Freitas Ferreira; Jader  Lugon Junior

Anna Luisa Soares Castro Coimbra Universidade Federal Fluminense
Wagner Rambaldi Telles Universidade Federal Fluminense
Fábio Freitas Ferreira Universidade Federal Fluminense
Jader Lugon Junior Instituto Federal Fluminense

Abstract

As water is one of the fundamental resources for the quality of life and existence of future generations, environmental preservation becomes the duty of every human being. However, the existence of some type of pollution in most rivers in Brazil is noteworthy and, faced with situations like this worldwide, the United Nations itself emphasizes the importance of having an excellent control over the quality of these water bodies. Thus, the present work sought to simulate a scenario of accidental pollution in the watercourse, in order to formulate and implement a mathematical model, in which its numerical result approaches the real problem about the transport of contaminants in rivers, with data experimental results obtained in fieldwork carried out on the São Pedro River, which is located in the mountainous region of the State of Rio de Janeiro. For the modeling, we used a one-dimensional mathematical model solved using the Finite Volume Method, with the explicit and implicit formulations, which are based on multiple integrals and Taylor series. The numerical results were observed to be close to the real problem related to the transport of contaminants in rivers.

Author Biographies

Anna Luisa Soares Castro Coimbra, Universidade Federal Fluminense

Graduanda de Matemática pela Universidade Federal Fluminense (UFF) em 2020, participou de projetos de desenvolvimento acadêmico voltado para área de educação matemática. Atualmente é bolsista de Iniciação Científica pela UFF, bem como professora voluntaria do pré-vestibular social da Rede Emancipa. Tem experiência na área de Matemática, com ênfase em Matemática Aplicada e Computação Científica.

Wagner Rambaldi Telles, Universidade Federal Fluminense

Possui graduação em Matemática pela Universidade Federal Fluminense - UFF (2006), mestrado em Modelagem Computacional pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ (2009), doutorado em Modelagem Computacional pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ (2014) e pós-doutorado pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ (2015) como bolsista do CNPq. Atualmente é professor efetivo da Universidade Federal Fluminense, lotado no Departamento de Ciências Exatas, Biológicas e da Terra do Instituto do Noroeste Fluminense de Educação Superior - PEB/INFES/UFF. Também é vice-coordenador do curso de Bacharelado em Matemática com ênfase em Matemática Aplicada e Computacional e professor/pesquisador permanente do Programa de Pós-Graduação Acadêmico em Modelagem Computacional em Ciência e Tecnologia da Escola de Engenharia Industrial Metalúrgica de Volta Redonda - MCCT/EEIMVR/UFF. Atua, ainda, como professor colaborador do Doutorado Profissional em Modelagem e Tecnologia para Meio Ambiente Aplicadas em Recursos Hídricos (AmbHidro), ofertado pelo Instituto Federal Fluminense (IFFluminense).

Fábio Freitas Ferreira, Universidade Federal Fluminense

Possui graduação em Licenciatura Em Matemática pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro (2000), mestrado em Modelagem Computacional pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro (2003), doutorado em Modelagem Computacional pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro (2008) e Pós-Doutorado em Modelagem Computacional pelo IPRJ/UERJ (2019). Atualmente é professor associado 2 da Universidade Federal Fluminense. Tem experiência na área de Matemática, com ênfase em Matemática, atuando principalmente nos seguintes temas: numerical solutions, informática educativa, equação de richards, shallow water equations e openfoam.

Jader Lugon Junior, Instituto Federal Fluminense

Fez estágio de pós-doutorado (2018) em Modelagem Computacional no Instituto Politécnico da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, onde também concluiu o doutorado (2005) e mestrado (2000). Ele completou sua especialização em Engenharia de Segurança do Trabalho (2010) e a sua graduação como Engenheiro Mecânico (1985) pela Universidade Federal Fluminense. Atua no Instituto Federal Fluminense (IFFluminense) como Coordenador do Doutorado Profissional em Modelagem e Tecnologia para Meio Ambiente Aplicadas em Recursos Hídricos, como Professor no curso de Mestrado Profissional em Engenharia Ambiental e no curso de graduação de Engenharia de Controle e Automação. Participa do grupo de pesquisa NUPERN - Núcleo de Pesquisa em Petróleo, Energia e Recursos Naturais (IFFluminense) e colabora com pesquisadores do LEMA - Laboratório Patricia Oliva Soares de Experimentação e Simulação Numérica em Transferência de Calor e Massa (IPRJ UERJ). Atua na área de Engenharia Mecânica com enfase em Fenômenos de Transporte.

Solution of a Contaminant Transport Problem in Water Bodies Using the Finite Volume Method

Abstract

Author Biographies