Erosão a jusante de bacias de dissipação por ressalto hidráulico de vertedouros : aplicação de modelagem computacional

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Main Author: Carvalho, Rodolfo Rosendo de, 1989-
Publication Date: 2017
Format: Master thesis
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Source: Repositório Institucional da UFPR
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spelling Carvalho, Rodolfo Rosendo de, 1989-Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e AmbientalMannich, Michael, 1984-2019-06-05T16:38:07Z2019-06-05T16:38:07Z2017https://hdl.handle.net/1884/60849Orientador: Michael MannichDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental e de Recursos Hídricos. Defesa : Curitiba, 11/10/2017Inclui referências: p.105-111Resumo: Com o advento da capacidade de processamento dos computadores, a modelagem numérica de fenômenos hidráulicos tem sido cada vez mais utilizada para a resolução de problemas de engenharia. Vários modelos matemáticos comerciais oferecem pacotes para a resolução de problemas envolvendo o escoamento de sedimentos, erosão e deposição em rios. O objetivo geral dessa dissertação é o estudo das erosões a jusante de bacias de dissipação por ressalto hidráulico utilizando as ferramentas de modelagem computacional presentes no software FLOW 3D® em um estudo de caso do vertedouro do AHE São Salvador, onde foram realizados ensaios em modelo hidráulico reduzido (modelo físico) para determinação das profundidades de erosão a jusante da bacia de dissipação do vertedouro. Os estudos foram pautados em análises quantitativas e qualitativas dos resultados obtidos no modelo computacional frente aos resultados obtidos no modelo físico reduzido. Numa primeira etapa, buscou-se avaliar as condições hidráulicas na bacia de dissipação obtidas no modelo computacional através de simulações com consideração de fundo fixo a jusante dessa estrutura, sendo os resultados obtidos satisfatórios. A segunda etapa do estudo consistiu em simulações com consideração de fundo móvel a jusante da bacia de dissipação para avaliação das erosões e deposições obtidas. Nas condições estudadas o modelo numérico subestimou tanto as erosões quanto as deposições observadas no modelo físico. Frente a esses resultados, buscou-se avaliar a sensibilidade do modelo computacional a parâmetros como ângulo de atrito do material móvel, condições de contorno laterais do modelo, modelo de turbulência utilizado para a resolução do problema e do diâmetro médio do material móvel utilizado. A análise de sensibilidade foi realizada mediante comparação dos resultados de erosão e deposição observados. As análises realizadas permitiram concluir sobre a dificuldade de se simular escoamentos com transporte de material solto com diâmetros médios da mesma ordem de grandeza dos componentes das estruturas, uma vez que as malhas utilizadas nas simulações devem ser densas o suficiente para a correta reprodução da geometria da estrutura e grandes o suficientes para permitir o uso das equações de transporte do modelo. Palavras-chaves: erosão, bacia de dissipação, vertedouro.Abstract: With the advent of computer processing capacity, numerical modeling of hydraulic phenomena has been increasingly used to solve engineering problems. Several commercial mathematical models offer packages for solving problems involving sediment flow, erosion, and deposition in rivers. The general objective of this dissertation is the study of the downstream erosions of stilling basins using the computational model tools of the software FLOW 3D®, in a case study of the AHE São Salvador's spillway, where tests were performed in a reduced hydraulic model (physical model) to determine erosion depths downstream of the spillway stilling basin. The studies were based on quantitative and qualitative analyzes of the results obtained in the computational model compared to the results obtained in the physical model. In a first stage, was evaluate the hydraulic conditions in the stilling basin obtained in the computational model through simulations with consideration of fixed bottom downstream of this structure, and the results were satisfactory. The second stage of the study consisted of simulations of moving bottom downstream of the stilling basin to evaluate the erosion and deposition. Under the conditions studied, the numerical model underestimated both the erosions and the depositions observed in the physical model. In order to evaluate the sensitivity of the model to parameters such as friction angle of the mobile material, lateral contour conditions of the model, turbulence model used to solve the problem and the average diameter of the mobile material used. Sensitivity analysis was performed by comparing the observed erosion and deposition results. The analysis made it possible to conclude on the difficulty of simulating flows with transport of loose material with average diameters of the same order of magnitude of the components of the structures, since the meshes used in the simulations must be dense enough for the correct reproduction of the geometry of the structure and large enough to allow the use of the transport equations of the model. Keywords: erosion, stilling basin, spillway.152 p. : il. (algumas color.).application/pdfBarragens e açudesErosãoBacias de dissipação de energiaRecursos HídricosErosão a jusante de bacias de dissipação por ressalto hidráulico de vertedouros : aplicação de modelagem computacionalinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - RODOLFO ROSENDO DE CARVALHO.pdfapplication/pdf51079821https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/60849/1/R%20-%20D%20-%20RODOLFO%20ROSENDO%20DE%20CARVALHO.pdf94dadc18e95e7eaee0553c62ff2b7d68MD51open access1884/608492019-06-05 13:38:08.053open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/60849Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082019-06-05T16:38:08Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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