Estudo numérico do escoamento em descarregadores por orifício

Abstract

Atualmente, no estudo do comportamento de descarregadores de cheias por orifício, é necessário conhecer as pressões ao longo do descarregador, para várias alturas de água na albufeira. Este tipo de estudos tem sido usualmente realizado recorrendo a ensaios experimentais. No entanto, a utilização de modelos numéricos para a simulação do escoamento em estruturas hidráulicas encontra-se numa fase emergente. Neste sentido, a presente dissertação pretende apresentar um estudo numérico relativo ao escoamento em descarregadores de cheias por orifício. Por forma a efetuar o estudo numérico, foi utlizado o programa comercial de CFD FLOW-3D®, reproduzindo um modelo reduzido construído no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) correspondente a um descarregador por orifício. Para a realização das simulações numéricas foi necessário definir o objeto de estudo, a malha de cálculo, as condições de fronteira e as propriedades do fluido e objeto de modo a reproduzir as situações ensaiadas experimentalmente no LNEC. A proximidade dos resultados experimentais e numéricos para vários níveis de água na albufeira permitiu validar o modelo numérico para este tipo de escoamentos no interior do orifício.

Currently, in the study of the behavior of mid level gated spillways, it is necessary to know the pressures along the orifice, for various reservoir levels. This type of study has traditionally been carried out by experimental studies. However, the use of numerical models for the simulation of the flow in hydraulic structures is emerging. In this sense, the present thesis aims to present a numerical study on the flow through orifice spillways. In order to perform the numerical study, the commercial program of CFD FLOW-3D® was used, reproducing a reduced model of a orifice spillway built at the National Laboratory of Civil Engineering (LNEC). To perform the numerical study was necessary to define the object, mesh, boundary conditions and properties of the fluid and object to reproduce the situations studied experimentally at LNEC. The proximity of the experimental and numerical results for various reservoir levels has allowed validating the numerical model for this type of flow.