Análise Computacional do Escoamento em Estruturas de Vertedouros em Degraus

Abstract

Os vertedouros em degraus possuem extensivas aplicações na engenharia hidráulica e ambiental. São utilizados com a finalidade principal de dissipar energia e acarretam uma redução significa do tamanho e do custo das bacias de dissipação. Este trabalho desenvolve a simulação numérica do escoamento sobre vertedouros em degraus através do uso de software livres e compara os resultados computacionais com dados da literatura. O escoamento multifásico ar-água foi investigado de forma que o risco de cavitação fosse previsto numericamente através da análise da pressão nos degraus. A entrada de ar possui relevância fundamental na dissipação de energia pois aumenta a compressibilidade da mistura, reduz o risco de cavitação e, consequentemente, evita que danos sejam causados à estrutura. Pelo fato do escoamento ser turbulento adotou-se o modelo k- Є. O tratamento da superfície livre foi realizado através do método VOF (Volume of Fluid). Como ferramenta de Fluido dinâmica Computacional (CFD) foi utilizado o software livre OpenFoam (Open Source Field Operation and Manipulation). Devido à dificuldade de geração de malha no perfil de ogiva recomendado pela WES (Waterways Experiment Station, do Corps of Engineers) para a estrutura hidráulica, adotou-se aqui o software livre Salome para a geração da malha, que permitiu superar esta dificuldade.