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RBRH
Revista Brasileira de Recursos Hídricos
Brazilian Journal of Water Resources

ISSN 2318-0331

VOLUME. 21 - Nº. 2 - ABR/JUN - 2016
ARTIGO
Modelagem Computacional Tridimensional de um Vertedouro de Baixa Queda
Resumo:
Normalmente os vertedouros constituem controles hidráulicos cujas características são bem conhecidas. Entretanto o número de vertedouros classificados como de baixa queda vem aumentando a cada dia. Nesses vertedouros a soleira perde sensivelmente a sua capacidade de descarga devido ao afogamento, como aconteceu com o projeto original do vertedouro da UHE Belo Monte. Este vertedouro teve que ser alterado e só se chegou à forma final, não convencional, depois de muitas tentativas feitas em modelo reduzido com o intuito de se chegar a uma capacidade de descarga adequada. As dificuldades encontradas conduziram ao questionamento se os modelos matemáticos poderiam ajudar a otimizar o caminho até a solução, uma vez que são poucas as informações existentes sobre a validação dessas ferramentas. O presente trabalho buscou avaliar a capacidade de uma ferramenta de modelagem matemática, o FLOW 3D®, em reproduzir as principais características do escoamento sobre vertedouros afogados por jusante. Foi feito um estudo adotando o vertedouro da UHE Belo Monte como projeto piloto no qual foram enfocados também os escoamentos controlados por comportas. Foram comparados os perfis de linha de água, a capacidade de descarga e a distribuição de pressões resultantes dos modelos matemático e físico. As simulações matemáticas de escoamentos livres apresentaram bons resultados. Já nas simulações matemáticas de escoamentos através de pequenas aberturas de comportas foram encontradas maiores diferenças na capacidade de descarga. As comparações de distribuições de pressões apontaram resultados muito semelhantes entre os dois modelos. O presente estudo indica que o modelo matemático consegue reproduzir satisfatoriamente os escoamentos desde que tomadas devidas precauções em relação à qualidade da malha garantindo a convergência da solução matemática. 
Palavras-chave: Modelagem computacional de vertedouros. Vertedouros de baixa queda. Modelos físicos reduzidos 

 

 

Tridimensional Computational Modelling of a Low-drop Spillway
Abstract:
Usually spillways are controls of their discharge, which features are well known. However, the number of low-drop spillways grows each day. In this kind of spillway, the crest loses a great deal of its discharge capability, as it happened on HPP Belo Monte´s spillway. It´s shape had to be altered and the final solution, a non-conventional one, was only found after long studies carried out in a physical model with the goal of achieving the required discharge capability. The difficulties encountered led to the question whether a mathematical model could help optimize the path to the solution, since there are only few information regarding the validation of such tools. Therefore, this article searched to evaluate the capability of a mathematical modeling tool, FLOW 3D®, in properly reproducing the characteristics of the complex flow through such spillways. To fulfill this goal, a case-study was done with HPP Belo Monte´s spillway on which gate controlled operation was also analyzed. Discharge capacity, flow line and pressure distribution from both models were compared. The results of the free-flow simulations indicated a good representation of the flow by the mathematical model. But bigger differences in discharge capability for the gate-controlled simulations were found, mainly regarding small openings. The comparisons of pressure distribution showed a very good similarity between the models. The results indicate that the mathematical model is able to satisfactorily reproduce both types of flows since appropriate measures are taken regarding mesh quality to ensure the convergence of the simulation. 
Keywords: Computational modelling of spillways. Low-drop spillways. Physical reduced models. 

 

 

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