Simulação numérica de escoamento sob comportas usando técnicas de dinâmica dos fluidos computacional

Abstract

Estudos do escoamento sob comportas foi realizado experimentalmente por muitos pesquisadores, porém a utilização de ferramentas de fluidodinâmica computacional (CFD) para sua resolução ainda é muito escasso. Neste trabalho realizou-se um estudo de um escoamento sob uma comporta hidráulica, utilizando-se um programa de CFD. Para a modelagem numérica foram geradas cinco malhas tridimensionais e através de um teste de convergência de malhas escolheu-se a que melhor se adapta ao escoamento. As simulações foram realizadas no estado transiente, pois este se mostrou mais apto para representatividade do escoamento. As características do escoamento sob a comporta foram analisadas e comparadas com os resultados experimentais, obtidos por outros autores, desta forma verificou-se que o modelo computacional simulado pode caracterizar o escoamento estudado. Assim, realizou-se uma analise dos perfis das componentes de velocidade água, dos diagramas de velocidade hidráulica, da distribuição de pressão e da distribuição da concentração de água ao longo do tempo. Constatou-se a presença de uma zona de recirculação turbulenta próxima a comporta, que serve como separadora do escoamento. Esta zona presente peculiarmente em escoamentos de canais com seção completamente cheias, represados por comportas hidráulicas. A simulação em CFD mostrou ser bastante promissora e indicada para escoamento em canais com comportas hidráulicas. Ela é de grande importância, pois seus modelos tridimensionais, bifásicos e de superfície livre, obtém resultados muito próximos da realidade, ajudando na escolha de geometrias e reduzindo a necessidade de modelos físicos em tamanho reduzido.