Dissertação

{pt_PT=Modelação experimental e numérica de escoamentos em abrigos de peixes a jusante de centrais hidroeléctricas} {} EVALUATED

{pt=A produção de energia hidroelétrica provoca alterações na zona de restituição do rio devido à frequência e magnitude dos caudais turbinados. Este fenómeno denominado hydropeaking leva a alterações no regime natural do escoamento e nos ecossistemas a jusante das centrais, criando-se fortes adversidades ao bem-estar das espécies piscícolas. A presente dissertação tem como objetivo melhorar o conhecimento sobre geometrias de abrigos para peixes a jusante de centrais hidroelétricas. Foi desenvolvido um modelo 3D baseado numa instalação experimental do Laboratório de Estruturas Hidráulicas do IST. Nesta instalação foram inseridos defletores laterais com o intuito de simularem abrigos de peixes. Foram simulados três caudais, 7, 20 e 50 l/s, de forma a poderem caracterizar-se os escoamentos associados a um caudal de base e dois caudais de pico, e efetuadas medições de alturas de escoamento e de velocidade através de um velocímetro acústico por efeito de Doppler (ADV). Com recurso ao software de dinâmica de fluidos computacional (CFD) FLOW-3D® desenvolveu-se um estudo numérico do modelo 3D do canal e compararam-se os campos de velocidade e energia cinética turbulenta (TKE) obtidos numérica e experimentalmente. Após validado e calibrado este modelo, desenvolveram-se geometrias alternativas de abrigos de peixes e caraterizou-se o escoamento tendo em conta os referidos parâmetros. Obteve-se uma boa concordância entre resultados numéricos e experimentais para os campos de velocidade obtidos. O modelo desenvolvido apresentou limitações a reproduzir a TKE obtida experimentalmente. O recurso ao FLOW-3D® na caraterização do escoamento para geometrias alternativas permitiu poupança de tempo e recursos que seriam necessários experimentalmente. , en=Hydroelectric power production introduces alterations in the watercourses downstream of powerplants due to the magnitude and frequency of the turbinated flows. This phenomenon is called hydropeaking and leads to changes in the natural flow regime as well as in the downstream existing ecosystems, causing severe adversities to the well-being of the fish population. The main purpose of this dissertation is acquiring better knowledge regarding the geometry of fish shelters downstream of hydroelectric plants. A 3D model was developed based on an experimental installation in the Laboratory of Hydraulic Structures and Environment at Instituto Superior Técnico. A set of deflectors were installed in a rectangular section flume to simulate lateral fish shelters. To characterize different peak flows, three scenarios were simulated: 7, 22 and 50 l/s. Flow depths were measured and an acoustic Doppler velocimeter (ADV) was used to obtain the velocities in the flume. A numerical study of the 3D model was developed using FLOW 3D®, a computational fluid dynamics (CFD) software. The results of velocity and turbulent kinetic energy (TKE) obtained numerically and experimentally were compared. After the model was calibrated and validated, alternative shelter configurations were developed and the respective flow was characterized considering the previous parameters. Numerical and experimental results for the velocity fields were concordant. The model presented some limitations reproducing TKE values obtained experimentally. Using FLOW 3D to characterize the flow for the alternative geometries allowed to save time and resources, which would be required in experimental trials. }
{pt=Hydropeaking, abrigos de peixes, ADV, dinâmica de fluidos computacional, FLOW-3D®, en=Hydropeaking, fish shelters, ADV, computational fluid dynamics (CFD), FLOW-3D®}

Junho 22, 2018, 11:0

Orientação

ORIENTADOR

Ana Isabel da Rocha e Sá Lopes Quaresma

CERIS - Civil Engineering Research and Innovation for Sustainability

Investigadora Pós-Doutoramento

ORIENTADOR

Isabel Maria Bento de Matos Boavida

CERIS - Civil Engineering Research and Innovation for Sustainability

Investigadora Pós-Doutoramento