Modelagem computacional tridimensional do escoamento em adufas de desvio

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Autor(es): dc.contributorOta, José Junji, 1951--
Autor(es): dc.contributorUniversidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental-
Autor(es): dc.creatorRamalho, Karina Thomé-
Data de aceite: dc.date.accessioned2019-08-22T00:04:03Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2019-08-22T00:04:03Z-
Data de envio: dc.date.issued2019-02-11-
Data de envio: dc.date.issued2019-02-11-
Data de envio: dc.date.issued2016-
Fonte completa do material: dc.identifierhttps://hdl.handle.net/1884/55192-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/1884/55192-
Descrição: dc.descriptionOrientador : Prof. Dr. José Junji Ota-
Descrição: dc.descriptionDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa : Curitiba, 01/06/2016-
Descrição: dc.descriptionInclui referências : p. 92-94-
Descrição: dc.descriptionResumo: Uma maneira segura de estudar projetos de obras hidráulicas, particularmente de usinas hidrelétricas, e simular a operação da obra em laboratório, em uma escala reduzida, garantindo os critérios de semelhança. Os estudos em laboratório são muito importantes na identificação e solução de problemas e, por isso, são muito recomendados pelos projetistas. Esse tipo de estudo representa uma parcela importante do custo do projeto, assim como pode implicar em um "atraso" na conclusão dos estudos. Contudo, quando o projeto não tem esse beneficio para tomada de decisão, podem ocorrer falhas graves que resultam em prejuízos adicionais exacerbados, seja em termos de prazos ou custos. Nos casos onde o investidor não pode arcar com os custos de um modelo hidráulico reduzido, ou então, em fases iniciais do projeto e durante estudos de alternativas, a simulação numérica tridimensional pode ser uma ferramenta muito importante, permitindo que sejam realizados estudos complexos, considerando um grande numero de cenários, sem incorrer na necessidade de se executar repetidas mudanças no modelo físico reduzido. Este trabalho apresenta um estudo numérico realizado no programa computacional FLOW3DR, cujo objetivo foi avaliar o desempenho dessa ferramenta em representar o escoamento através de adufas de desvio, particularmente, quanto aos valores de pressão na mascara do emboque. O emboque de adufas de desvio e uma região que pode ficar sujeita a importantes reduções de pressão devido as altas velocidades locais do escoamento. O principal efeito decorrente das altas velocidades impostas ao fluxo esta relacionado a problemas devido a cavitação em estruturas de concreto. Quando o fluxo acelerado e acompanhado por uma redução de pressão capaz de formar bolhas de agua vaporizadas, em algumas situações, pode ocorrer a implosão dessas bolhas e provocar danos ao revestimento. Para subsidiar as analises e validar o modelo numérico foram utilizados os resultados do modelo físico reduzido da UHE Salto Caxias. O emboque das adufas de desvio dessa usina foi amplamente estudado pelo Centro de Hidráulica e Hidrologia Professor Parigot de Sousa (CEHPAR). Foram realizados ensaios para otimização da forma da mascara do emboque, dando ênfase as distribuições de pressões obtidas para três configurações distintas dessa mascara. Nessa pesquisa foram reproduzidos no modelo computacional tridimensional os testes realizados pelo laboratório em modelo físico reduzido, considerando a descarga da vazão de 14.000 m3/s (máxima vazão estudada pelo CEHPAR). O estudo em modelo numérico mostrou que a ferramenta utilizada pode auxiliar na previsão da distribuição de pressões na mascara do emboque, contribuindo para a definição da geometria mais adequada e minimizando a necessidade de se realizar diversas modificações no modelo reduzido. Palavras-chave: adufas de desvio, pressões na mascara do emboque, modelagem computacional tridimensional, distribuição de pressões.-
Descrição: dc.descriptionAbstract: Modeling hydraulic projects is a safe way of studying these projects, especially the ones of power plants, through reduced model of the operation system, when it is possible to guarantee the criteria of similarity. Laboratory studies are very important on identifying and solving problems and that is the reason why most of design engineers recommend it. This kind of study represents a very important part of the whole project cost, and also can imply on a study delay. However, without this tool for the decision making, many fails can be expected which can produce large unexpected losses, either in time, whether in costs. In cases where the investors cannot afford the costs of a numerical modeling and also in initial phases of the project or during the alternative studies, a tridimensional numerical simulation can be a very important tool that allows very complex studies considering several different scenarios, avoiding the necessity of repeated changes on a reduced physical model. This dissertation presents a numerical study using the FLOW3D software. The main objective is evaluating the performance of this numerical model on representing the flow through diversion galleries, especially when it comes to pressure values in the entrance mask. The entrance of the diversion galleries is part of the system that can be susceptible to important decreasing pressures due to high velocity flow. The main effects due to these high velocities are cavitations problems in concrete structures. If the fast flow is followed by a pressure reduction that can generate vaporized water bubbles, in some cases, these bubbles can implode, causing damage. To support the computation al analysis and also validate the numerical model, the results of a realistic reduced model of Salto Caxias HPP were used. The entrance of the diversion galleries of this HPP was thoroughly studied by the Hydraulic and Hydrological Center Professor Parigot de Souza (CEHPAR), in Curitiba, Brazil. Some tests were conducted to optimize the shape of the entrance mask, emphasizing the pressure distribution obtained for three different configurations of the mask. The research results reproduced, in a computations 3D model, the tests conducted for the lab in real reduced model considering a flow discharge of 14.000 m3/s (maximum flow studied by CEHPAR). The numerical modeling studies showed that the computation tool can help in the prediction of pressure distribution on the entrance mask and collaborate on the definition of the best shape. As a consequence, it will avoid the necessity of constant changes in the reduced model. Key words: diversion galleries, entrance mask pressures, 3D computation modeling, pressure distribution.-
Formato: dc.format94 p. : il., tabs.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
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Palavras-chave: dc.subjectUsinas hidreletricas-
Palavras-chave: dc.subjectRecursos Hídricos-
Palavras-chave: dc.subjectEscoamento-
Palavras-chave: dc.subjectPressão hidrostatica-
Palavras-chave: dc.subjectTeses-
Título: dc.titleModelagem computacional tridimensional do escoamento em adufas de desvio-
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