Análise de forças hidrodinâmicas em comportas do tubo de sucção em turbinas bulbo

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Hamamoto, Allan Kiyoshi, 1991-
Data de Publicação: 2023
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/20.500.12733/11574
Resumo: Orientadores: José Gilberto Dalfré Filho, Paulo Vatavuk
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spelling Análise de forças hidrodinâmicas em comportas do tubo de sucção em turbinas bulboAnalysis of hydrodynamic forces in draft tube gates of bulb turbinesTurbinas hidraúlicasFluidodinâmica computacionalComportasHydro turbinesComputational fluid dynamicsHydraulic gatesOrientadores: José Gilberto Dalfré Filho, Paulo VatavukDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoResumo: As usinas hidroelétricas são de fundamental importância para o desenvolvimento nacional, sendo esse o principal meio de geração de energia elétrica no Brasil. Contudo, os impactos ambientais gerados pelas grandes usinas vêm sendo alvo de críticas devido à grande área alagada. Diante desse cenário, a concepção de usina a fio de água vêm sendo largamente utilizada, pois, nesse conceito, a área alagada é reduzida. Junto com essa concepção de usina, a utilização de turbinas do tipo bulbo está cada vez mais frequente, uma vez que esse tipo de turbina trabalha com grandes vazões e cargas relativamente baixas. Nesse novo cenário, as comportas a jusante da turbina estão sendo utilizadas com chapa de face e vedação a montante, o que influencia nos esforços hidrodinâmicos. Portanto, faz-se necessário um estudo mais aprofundado desse tipo de comporta, a fim de garantir a segurança da operação. Este trabalho apresenta um estudo em modelo numérico (CFD) de uma comporta durante o fechamento de emergência. A comporta em questão é do tipo vagão ensecadeira, e está localizada no tubo de sucção a jusante da turbina bulbo. O objetivo é obter os esforços hidrodinâmicos atuantes na comporta. Para isso, foi utilizado o software comercial Ansys CFX para gerar um modelo numérico tridimensional do tubo de sucção, no qual foi inserida a comporta em diversas aberturas. Um dos desafios deste trabalho é estudar a influência do vórtice gerado pela turbina no esforço hidrodinâmico. Para isso, foi realizada uma análise com o efeito de vórtice e outra sem esse efeito, a fim de verificar a influência exclusiva desse tipo de escoamento. Para a validação dos resultados, foi feita uma comparação com medições físicas realizadas durante o comissionamento de uma comporta vagão ensecadeira do tubo de sucção de uma turbina do tipo bulbo. Foi possível concluir neste estudo que os esforços hidrodinâmicos são pequenos em comparação ao esforço de manobra, da ordem de 10%. Foi possível verificar também que os efeitos rotacionais intensificam os esforços hidrodinâmicosAbstract: Hydropower plants are of fundamental importance to national development, which is the main method of generating electricity in Brazil. However, the environmental impacts generated by large hydropower have been the target of criticism due to the large flooded area. Given this scenario, the concept of low head dam has been widely used, in this concept the flooded area is reduced. Along with this plant design, bulb-type turbines are becoming more frequent, since this type of turbine works with large flows and relatively low heads. In this new scenario, the turbine's downstream gates have been used with the face plate and seal upstream, which influences the hydrodynamic forces. Therefore, is necessary study more about this type of gate, in order to be sure of the safety of the operation. This work presents a numerical model (CFD) study of a gate during emergency closure, the gate is a fixed-wheel gate, located in the draft tube downstream of the bulb turbine. The goal of this work is to obtain the hydrodynamic efforts acting on the gate. For this, the commercial software ANSYS CFX was used, a three-dimensional numerical model of the draft tube was generated, where the gate was inserted in several openings. One of the challenges overcome in this work is the influence of the vortex generated by the turbine on the hydrodynamic forces, for which an analysis was carried out with vortex effects and another without this effect, in order to verify the exclusive influence of this type of flow. To validate the results, a comparison with physical measurements performed during the commissioning test of the gate of the suction tube of a bulb turbine was used. It was possible to conclude in this study that the hydrodynamic forces are small compared to the total vertical lift forces, order of 10%. It was also possible to verify that the rotational effects intensify the hydrodynamic effortsMestradoRecursos Hídricos, Energéticos e AmbientaisMestre em Engenharia Civil[s.n.]Dalfré Filho, José Gilberto, 1976-Vatavuk, Paulo, 1960-Luvizotto Junior, EdevarPoleto, CristianoUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASHamamoto, Allan Kiyoshi, 1991-20232023-05-29T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (128 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/11574HAMAMOTO, Allan Kiyoshi. Análise de forças hidrodinâmicas em comportas do tubo de sucção em turbinas bulbo. 2023. 1 recurso online (128 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/11574. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1344458Requisitos 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/openAccess2023-08-10T09:30:24Zoai::1344458Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2023-08-10T09:30:24Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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