Análise do comportamento hidráulico de vertedores na variação do número de Froude – simulação computacional

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: SILVA, Poliana Marcela da
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)
Texto Completo: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2383
Resumo: O escoamento hidráulico possui amplo número de aplicações técnicas na engenharia em áreas que envolvem o saneamento, drenagem urbana, irrigação, hidroelétrica, navegação e preservação do meio ambiente. Dessa maneira o escoamento em superfície livre pode ser considerado um fator destrutivo na natureza podendo danificar estruturas e tirar vidas humanas. O objetivo deste trabalho é estudar o comportamento do escoamento em um canal retangular real por meio de simulações computacionais em fluidodinâmica computacional para determinar o tipo de escoamento através do número de Froude e analisar o comportamento hidráulico para três vertedores com geometrias diferentes: fundo, retangular e triangular com diferentes valores de vazão. Para tal foi utilizado a linguagem de programação Fortran para realização de simulações preliminares com finalidade de prever o comportamento do canal que através de cálculos pode-se definir o tipo de geometria dos vertedores. Por outro lado foi utilizado o software de fluidodinâmica computacional que permite analisar o comportamento hidráulico do canal além de permitir a construção de mapas de cores de cada vertedor inserido no canal. O presente estudo indica que o modelo computacional consegue reproduzir os escoamentos em superfície livre tomando as precauções em relação a qualidade da malha que garante a convergência da solução computacional. Através das análises foi possível realizar o cálculo do número de Froude a montante do vertedor, em cima do vertedor e a jusante do vertedor permitindo compreender o comportamento hidráulico para cada situação em estudo.
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spelling 2021-03-082021-04-072021-04-07T23:28:33Z2021-04-07T23:28:33Zhttps://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2383O escoamento hidráulico possui amplo número de aplicações técnicas na engenharia em áreas que envolvem o saneamento, drenagem urbana, irrigação, hidroelétrica, navegação e preservação do meio ambiente. Dessa maneira o escoamento em superfície livre pode ser considerado um fator destrutivo na natureza podendo danificar estruturas e tirar vidas humanas. O objetivo deste trabalho é estudar o comportamento do escoamento em um canal retangular real por meio de simulações computacionais em fluidodinâmica computacional para determinar o tipo de escoamento através do número de Froude e analisar o comportamento hidráulico para três vertedores com geometrias diferentes: fundo, retangular e triangular com diferentes valores de vazão. Para tal foi utilizado a linguagem de programação Fortran para realização de simulações preliminares com finalidade de prever o comportamento do canal que através de cálculos pode-se definir o tipo de geometria dos vertedores. Por outro lado foi utilizado o software de fluidodinâmica computacional que permite analisar o comportamento hidráulico do canal além de permitir a construção de mapas de cores de cada vertedor inserido no canal. O presente estudo indica que o modelo computacional consegue reproduzir os escoamentos em superfície livre tomando as precauções em relação a qualidade da malha que garante a convergência da solução computacional. Através das análises foi possível realizar o cálculo do número de Froude a montante do vertedor, em cima do vertedor e a jusante do vertedor permitindo compreender o comportamento hidráulico para cada situação em estudo.Hydraulic flow has a wide range of technical applications in engineering in areas involving sanitation, urban drainage, irrigation, hydroelectric, navigation and environmental preservation. In this way, runoff on a free surface can be considered a destructive factor in nature and can damage structures and take human lives. The objective of this work is study the behavior of the flow in a real rectangular channel by means of computational simulations in computational fluid dynamics to determine the type of flow through the Froude number and to analyze the hydraulic behavior for three spillways with different geometry: bottom, rectangular and triangular with different flow values. For this purpose, a Fortran programming language was used to carry out preliminary simulations with the prediction of the channel behavior which, through calculations, can define the type of spillway geometry. On the other hand, computational fluid dynamics software was used, which allows analyzing the hydraulic behavior of the channel in addition to allowing the colors maps construction of each spillway inserted in the channel. The present study indicates that the computational model is able to reproduce flows on a free surface taking precautions regarding the quality of the mesh that guarantees the convergence of the computational solution. The analyzes allowed the calculation of the Froude number to be carried out upstream of the spillway, on top of the spillway and downstream of the spillway, allowing to understand the hydraulic behavior for each situation under study.Agência 1porUniversidade Federal de ItajubáPrograma de Pós-Graduação: Mestrado - Meio Ambiente e Recursos HídricosUNIFEIBrasilIRN - Instituto de Recursos NaturaisCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITÁRIA::RECURSOS HÍDRICOSCanais hidráulicosEscoamento livreVertedoresNúmero de FroudeDinâmica computacional dos fluidosAnálise do comportamento hidráulico de vertedores na variação do número de Froude – simulação computacionalinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisSILVA, Fernando das Graças Braga dahttp://lattes.cnpq.br/4077250337099004SOUZA JUNIOR, Oswaldo Honorato dehttp://lattes.cnpq.br/8002119118028395http://lattes.cnpq.br/2564616552596136SILVA, Poliana Marcela daSILVA, Poliana Marcela da. Análise do comportamento hidráulico de vertedores na variação do número de Froude – simulação computacional. 2021. 70 f. Dissertação (Mestrado em Meio Ambiente e Recursos Hídricos) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2021.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)instname:Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)instacron:UNIFEILICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/2383/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52ORIGINALDissertação_2021098.pdfDissertação_2021098.pdfapplication/pdf2593979https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/2383/1/Disserta%c3%a7%c3%a3o_2021098.pdf73a70db8cb68de2ea744479517756572MD51123456789/23832021-04-07 20:28:36.847oai:repositorio.unifei.edu.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unifei.edu.br/oai/requestrepositorio@unifei.edu.br || geraldocarlos@unifei.edu.bropendoar:70442021-04-07T23:28:36Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI) - Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)false
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