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Simulação numérica tridimensional do campo médio do escoamento em uma comporta segmento invertida
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Simulação numérica tridimensional do campo médio do escoamento em uma comporta segmento invertida
Dalla Corte, Marcelo
Data da Defesa:
2013-08
Orientador:
Oliveski, Rejane De Césaro
Resumo:
Comportas segmento invertidas são frequentemente utilizadas no controle do enchimento e esgotamento de eclusas de navegação de alta queda. Durante o período de abertura, altas velocidades e flutuações de pressão ocorrem a jusante destas comportas, o que aumenta o potencial para a ocorrência de cavitação no escoamento. Neste trabalho buscou-se analisar por meio de simulação numérica as características do escoamento a jusante de uma comporta segmento invertida. O modelo matemático é bifásico, tridimensional e composto pelas equações da conservação da massa, quantidade de movimento, fração volumétrica e equações do modelo de turbulência. O modelo computacional foi desenvolvido com o software comercial ANSYS-CFX, com malha computacional do tipo hexaédrica. Perfis de pressões no teto e na base do conduto a jusante da comporta foram utilizados para validação do modelo numérico com resultados experimentais, provenientes de estudos realizados pelo IPH-UFRGS (Instituto de Pesquisas Hidráulicas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul). A comparação entre os resultados mostrou que o modelo numérico reproduz com boa precisão as principais características do escoamento médio observado no modelo experimental. Os coeficientes hidráulicos calculados para os resultados numéricos também mostraram boa concordância com os resultados do modelo experimental e com os disponíveis na literatura. A análise do campo de pressões mostrou que as pressões mínimas encontram-se sob a borda da comporta. Além disso, verificou-se por meio do campo de tensões cisalhantes na base do conduto e por meio de vetores de velocidade um padrão de escoamento tridimensional no jato a jusante da comporta, caracterizado pela presença de regiões de rotação próximo da base e das paredes.
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