Análise de barragem com geometria em gabiões através de modelagem cfd (fluidodinâmica computacional)

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Costa Junior, Jose Roberto de Campos, 1990-
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637343
Resumo: Orientador: Paulo Vatavuk
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Para garantir um dimensionamento mais assertivo da estrutura, recomenda-se a utilização de modelos físicos experimentais, afim de avaliar o comportamento do escoamento através das aproximações permitidas pelo método. Com o avanço da tecnologia foram desenvolvidas ferramentas computacionais capazes de simular o ambiente físico de teste em um ambiente computacional, reduzindo o custo e tempo de modelagem, atraindo assim os olhares de muitos engenheiros e pesquisadores. Hoje em dia o CFD (Computacional Fluid Dynamics) já é uma realidade, e tem auxiliado no desenvolvimento de estudos complexos. A boa prática da engenharia tem nos mostrado que tais modelos computacionais devem ser calibrados com os modelos físicos, antes de serem considerados válidos, para isto este trabalho visa apresentar uma análise comparativa dos resultados obtidos nos ensaios de modelos físicos reduzidos de barramentos de pequeno porte e bacias de dissipação que apresentam geometrias compatíveis a solução de gabiões, realizados pela Fundação Centro Tecnológico de Hidráulica (FCTH) da Universidade de São Paulo, com os modelos computacionais desenvolvidos através da ferramenta de código aberto OpenFOAM. As modelagens numéricas que serão aqui apresentadas possuem malhas quadradas com células de 1cm, os modelos foram desenvolvidos em duas dimensões (2D), com modelo de turbulência k- ? SST. As estruturas estudadas possuem uma grande variação de geometria, com alturas de 2m a 5m(esc. 1:1), comprimento de bacias de 4,5m a 9m(esc. 1:1), e também uma variação na altura das contrabarragens. As alturas d¿água de montante da estrutura obtidas pelos modelos numéricos se apresentaram muito próximas aos níveis de montante medidos nos modelos físicos. As velocidades de jusante dos experimentos ficaram coerente com as velocidades encontradas nos modelos numéricos, porém com uma margem de erro um pouco maior do que a encontrada para os níveis de montante. Por fim foram realizados modelos numéricos na escala de protótipo afim de atender a semelhança de Reynolds e verificar possíveis distorções nos resultados, que foram ficaram abaixo de 20%Abstract: The operation of the basin dissipation located downstream of spillways is one of the themes that instigates investigations periodically, since the performance of the basin can be a determinant factor for the stability of the bottom and also for the subsequent riverbed. To assure a more assertive design of the structure, it is recommended to use experimental physical models in order to evaluate the behavior of the flow through the approximations allowed by the method. With the advancement of the technology, computational tools have been developed capable of simulating the physical test environment in a computational environment, reducing the cost and time of modeling, becoming interesting for many engineers and researchers. Nowadays CFD (Computational Fluid Dynamics) is already a reality and has aided in the development of complex studies. The good engineering practice has shown us that such computational models must be calibrated with the physical models, before being considered valid, for this the work aims to present a comparative analysis of the results obtained in the tests of reduced physical models of small dams and dissipation basins that present compatible gabion solution geometries, performed by the Hydraulic Technological Center (University of São Paulo, and Department of water and Hydraulic Energy agreement), with the computational models developed through the OpenFOAM open source tool. The numerical modeling that will be presented here has square meshes with 1cm cells, the models were developed in two dimensions (2D), with turbulence model k- ? SST. The studied structures have a large variation of geometry, with heights of 2m to 5m (1:1), lengths of basins of 4.5m to 9m (1:1 scaling), as well as a variation in the height of the end sill. The upstream water heights of the structure obtained by the numerical models were very close to the amount levels measured in the physical models. The downstream velocities of the experiments were consistent with the velocities found in the numerical models, but with a margin of error a little higher than that found for the upstream levels. Finally, numerical models were performed on the prototype scale to meet the Reynolds similarity and to verify possible distortions in the results, which were below 20%MestradoRecursos Hídricos, Energéticos e AmbientaisMestre em Engenharia Civil[s.n.]Vatavuk, Paulo, 1960-Gireli, Tiago ZenkerSouza, Podalyro Amaral deUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASCosta Junior, Jose Roberto de Campos, 1990-20192019-07-02T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (175 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637343COSTA JUNIOR, Jose Roberto de Campos. Análise de barragem com geometria em gabiões através de modelagem cfd (fluidodinâmica computacional). 2019. 1 recurso online (175 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637343. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1094079Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2019-10-21T11:33:02Zoai::1094079Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2019-10-21T11:33:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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