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Dissertação

{pt_PT=Modelação numérica do escoamento deslizante sobre turbilhões em descarregadores de cheias em degraus: aplicação a pequenas barragens de aterro} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=Recentemente, tem-se vindo a constatar que um número significativo de barragens de aterro não satisfazem os requisitos de segurança hidráulico–operacional, em resultado da deficiente capacidade de descarga em situações de cheia excecional. De entre as usuais medidas de reabilitação, tem vindo a merecer crescente aceitação a utilização de sistemas de proteção para o paramento de jusante de barragens de aterro que permitam o seu galgamento durante cheias excecionais, nomeadamente por meio de estruturas descarregadoras com soleira em degraus de betão compactado por cilindros (BCC). Nesta dissertação, apresentam-se resultados de um estudo numérico desenvolvido por aplicação do software comercial de dinâmica de fluidos computacional (CFD) FLOW-3D. Os resultados numéricos são comparados com resultados experimentais adquiridos numa instalação experimental representativa de uma pequena barragem de aterro, com declive do paramento de jusante de 1V:2H. Foram realizadas simulações 2D para vários caudais, utilizando o modelo de turbulência RNG k-e. Os resultados numéricos das alturas de água e da distribuição de velocidades do escoamento ao longo da soleira espessa e do canal descarregador foram validados a partir dos resultados experimentais disponíveis. Em geral, obteve-se uma boa concordância entre os resultados numéricos e experimentais ao longo da soleira espessa e do canal descarregador. Contudo, a modelação computacional do desenvolvimento da camada limite e da região do escoamento com emulsionamento de ar, a jusante da secção de afloramento da camada limite, continua a constituir um desafio para futuro trabalho de investigação., en=Recently, it has been found that a significant number of embankment dams were unable to meet the hydraulic-operational safety requirements, due to inadequate spillway capacity in extreme flood events. Among the usual rehabilitation measures, roller-compacted concrete (RCC) stepped overlays have gained acceptance for providing overtopping protection during extreme flood events. This dissertation presents a numerical study based on simulations performed with the commercial computational fluid dynamics (CFD) code FLOW-3D. The numerical results are compared with those acquired on an experimental facility representative of a small embankment dam providing for safe overtopping, by means of a 1V:2H sloping stepped chute. FLOW-3D simulations (2D) were performed for several discharges using the RNG k-e turbulence model. The numerical results of flow depths and velocity profiles on the broad-crested weir and stepped chute were validated with available experimental data. In general, a good agreement between numerical and experimental data was obtained in the broad-crested weir as well as in the stepped chute. However, the precise CFD modeling of the boundary layer and the self-aerated flow region, downstream the inception point, remains a challenge for further research. }
Keywords: {pt=Barragens de aterro, descarregadores de cheias em degraus, escoamento deslizante sobre turbilhões, dinâmica de fluidos computacional, FLOW-3D., en=Embankment dams, stepped spillways, skimming flow, computational fluid dynamics, FLOW-3D.}

Discussão: dezembro 15, 2015, 15:30